[发明专利]一种含钴聚合物铀酰离子吸附剂的合成方法和应用

说明书

本发明涉及一种吸附铀酰离子的含钴聚合物铀酰离子吸附剂的合成方法及其应用。利用5‑氨基间苯二甲酸和双环[2.2.2]辛‑7‑烯‑2,3,5,6‑四羧酸二酐合成了四羧酸配体N,N‑二(3,5一二羧基苯基)双环[[2.2.2]辛烯四甲酸二酰亚胺，将配体与六水合氯化钴分散在N,N‑二甲基甲酰胺、甲醇、超纯水的混合溶液中合成了含钴聚合物铀酰离子吸附剂。含钴聚合物铀酰离子吸附剂去除铀酰离子具有吸附效率高、成本低廉、可重复利用、绿色环保的特点并且合成简单，储存时间长，特异性好，吸附度高，抗干扰性强，是一种快捷高效的吸附铀酰离子的方法，在去除废水体系中铀酰离子中具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及吸附材料的技术领域，具体涉及一种含钴聚合物铀酰离子吸附剂的合成方法及其在去除废水中铀酰离子污染方面的应用。

背景技术

在过去几十年中，在对化石燃料替代能源的需求日益增长的推动下，核燃料的发展已大大加速。铀是国家核电燃料发展不可或缺的重要资源，我国核电技术现在正不断发展完善，对含铀废水的处理技术也急需更新。因此，开发可靠和有效的方法来处理含铀的废水非常重要。要从废水溶液中去除铀酰离子，可以采用多种方法，例如化学沉淀，膜分离，生物学，溶剂萃取，电化学纯化，反渗透，离子交换等。但是，这些方法大多数耗时，功能有限，并且需要较高的运行成本，后续处理繁琐以及产生二次污染等不同的缺点。吸附法去除水体中的铀酰离子具有操作简便、吸附效率高、成本费用低等优点，一直受到环保工作者的关注。目前许多铀酰离子吸附剂已经被已开发，包括粘土，沸石，金属氧化物，二氧化硅材料，碳材料，离子印迹聚合物，等等。但是，这些材料通常具有活性期短，吸附容量差，抗干扰能力差的缺点。因此，非常需要开发一种价格低廉、吸附性能高、抗干扰能力强的铀酰离子吸附剂。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中铀酰离子吸附材料吸附容量差、合成工艺复杂、合成费用昂贵、回收利用率低下等缺点，以5-氨基间苯二甲酸、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、六水合氯化钴为基础原料，采用溶剂热合成法，合成了一种具有合成工艺简单、吸附效率高、抗干扰能力强、可重复回收利用等优点的含钴聚合物铀酰离子吸附剂并将其应用于去除含铀废水中的铀酰离子。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种含钴聚合物铀酰离子吸附剂的合成方法

a.将N,N-二甲基甲酰胺、甲醇、超纯水按照1:1:1的体积比加入到圆底烧瓶中混合摇匀，溶液保存在氩气氛围下，作为下一步反应的溶剂；

b.将5-氨基间苯二甲酸、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐按照1:2的摩尔质量比加入到带有回流冷凝管装置的两口圆底烧瓶中，密封接口处，氩气保护，将步骤a所述混合溶剂用注射器注入烧瓶，90-150摄氏度下回流12-48h，反应结束后，将体系冷却至室温，向冷却后的溶液中倒入超纯水，并用0.1mol/L的盐酸调节溶液pH值至1.0-4.0得到淡粉色溶液。抽滤，在50-80摄氏度下真空干燥以除去溶剂，得四羧酸配体N,N-二(3,5一二羧基苯基)双环[2.2.2]辛烯四甲酸二酰亚胺；

c.将步骤b中得到的四羧酸配体与六水合氯化钴按照1:2的摩尔质量比溶解在步骤a所述混合溶剂中，以120-150rpm的搅拌速度混合均匀后转移至聚四氟乙烯衬里的密封反应器中，在120-150摄氏度下反应24-72h，将聚四氟乙烯衬里的密封反应器以1摄氏度每分钟的速率冷却至室温。抽滤，得紫色沉淀，用乙醇洗涤该紫色沉淀，在50-80摄氏度下真空干燥以除去溶剂，得含钴聚合物铀酰离子吸附剂。

本发明提供的含钴聚合物铀酰离子吸附剂在吸附铀酰离子中的应用。

方法:将适量含钴聚合物铀酰离子吸附剂加入到含有铀酰离子的废水中，调节pH为3-9，在温度为20-50摄氏度条件下，摇床转速为150rpm，吸附1-3h。

本发明的优点和产生的有益效果：