[发明专利]一种偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料，它选用偕胺肟化的二氨基马来腈与海藻酸钠的含氧官能团及环糊精的含氧官能团结合，一方面引入了偕胺肟基团，增加了凝胶中吸附位点，大大增强了复合材料对六价铀的选择吸附能力，另一方面海藻酸钠与环糊精增强了材料的机械性能，获得更强的力学性能，使材料具有良好的机械性能，可以重复多次利用，并且容易与水体分离，同时也增加了复合气凝胶中吸附位点，用于富集六价铀富集率高、吸附时间短，并且不受海水盐度的影响，以重复多次利用，并且容易与水体分离，易于回收和循环使用。

技术领域

本发明涉及一种偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料及其制备方法与应用，属于化学及环境技术领域。

背景技术

随着全球经济的快速发展，对能源的需求日益提高。有限的化石燃料及其燃烧带来的问题，使得人们越来越关注可持续的清洁能源。核能作为清洁能源之一，已受到广泛的关注。随着核工业的逐渐发展，人们对其主要原料铀资源的需求也逐渐增长。现有的陆地铀矿储量预计仅够人类使用一百年左右。而海水中大约有45亿吨铀，相当于陆地铀矿的一千倍，海水提铀有望成为保证核能源可持续发展的一种可行方案。目前水体中富集六价铀的方法主要有还原沉淀，膜分离，萃取，电解回收，离子交换，吸附等。其中，吸附法被认为是最有效的处理方法之一。可是海水中铀的浓度很低，海水盐度高，从海水中富集铀极具挑战。

偕胺肟基吸附剂具有制备简单，稳定性高，可以选择性吸附铀等特点。21世纪初用于大规模工程化实验，证明了其实用性。环糊精是绿色且可生物降解的环状大分子化合物，由葡萄糖组成的，无毒无害无副作用，能被人体吸收。β-环糊精是最常被使用的环糊精，其外缘亲水，内腔疏水，可与重金属、有机物等污染物形成包络物。因此已被成功地应用于重金属和有机物污染物的处理。但在实际应用中，环糊精仍面临着一些问题，如：(1)化学性质不稳定，易溶解而流失；(2)吸附时间长，耗时；(3)对金属离子以及有机污染物的吸附量低；(4)难分离；(5)机械性能差。如何解决好这些问题决定了环糊精在水处理中的应用前景，对其进行改性是一个很好的解决方法。

海藻酸钠是存在于褐藻中由β-D-甘露糖醛酸和α-L-古罗糖醛酸组成的天然高分子化合物，其分子链上含有大量—COOH和—OH，可在二价及以上金属阳离子的作用下发生螯合作用，形成网络结构的凝胶，具有很好的亲水性、凝胶性、无毒、可降解、耐高温，易于回收等特性，可用做β-环糊精的载体以弥补环糊精的缺陷，但是负载了环糊精的海藻酸钠吸铀能力差，机械强度低，无法满足从从盐度高的海水中高效率富集铀的要求。

发明内容

针对现有技术的不足，尤其是现有复合材料吸铀能力差，机械强度低，无法满足从从盐度高的海水中高效率富集铀的难题，本发明提供一种偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料及其制备方法与应用。

发明概述：

本发明以海藻酸钠、氯化钙、β-环糊精和偕胺肟化的二氨基马来腈为原料，在90℃恒温搅拌下完全溶解，一步法混合交联制备偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料。

发明详述：

为解决以上技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料，所述的复合吸附材料为尺寸均匀的凝胶小球，为环糊精、偕胺肟化的二氨基马来腈与海藻酸钠一步法混合交联得到，偕胺肟化的二氨基马来腈的氨基与海藻酸钠的含氧官能团及环糊精的含氧官能团结合。

一种偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料的制备方法，包括步骤如下：

将海藻酸钠，β-环糊精和偕胺肟化的二氨基马来腈加入到去离子水中，恒温搅拌使其完全溶解，得混合溶液，将混合溶液逐滴滴入氯化钙溶液中，交联反应，得到的产品洗涤、冷冻干燥，得到偕胺肟基修饰的环糊精/海藻酸钠凝胶球复合吸附材料。