[发明专利]基于环糊精多元羧酸聚合物的铕吸附剂及其应用方法

说明书

基于环糊精多元羧酸聚合物的铕吸附剂及其使用方法，所述铕吸附剂由环糊精交联四元羧酸形成，其具体操作步骤如下：将环糊精、1,2,3,4‑丁烷四羧酸和催化剂分别按照环糊精与1,2,3,4‑丁烷四羧酸按摩尔比1:1～8，1,2,3,4‑丁烷四羧酸与催化剂按摩尔比2:1的比例混合，混合后依次进行油浴、搅拌、烘干、研磨、洗涤等操作，所得淡黄色固体粉末即为铕吸附剂。该铕吸附剂在应用于去除含铕废水中铕时含铕废水中铕的浓度为80～100 mg/L，pH值为2～8，先将含铕废水的pH值调节为5～7，然后加入基于环糊精多元羧酸聚合物的铕吸附剂进行铕吸附，吸附时采用恒温水浴振荡器振荡吸附。该吸附剂在制备和使用时工艺简单，使用的原材料容易获取，成本低，能够有效去除含铕废水中的铕离子。

技术领域

本发明涉及核废水处理技术领域，特别是一种基于环糊精多元羧酸聚合物的铕吸附剂及其应用方法。

背景技术

与传统能源不同，核能在工业中释放大量能源的同时也产生了一些对人体和环境有不利的产物。铕作为最活泼的一种稀土元素，也是镧系元素，铕及其配合物被广泛应用于荧光材料、原子能工业和核工业等领域中。但铕开采及应用过程中会排放到环境中，部分放射性核素可能会排放到环境中，尤其是水中。如果处理不当，含铕的废水往往会在生物体内积累，对生物体健康等具有严重的影响。因此，对所含铕的废水处理具有重要意义。

目前，处理含铕废水的方法主要包括化学沉淀、吸附、离子交换和膜分离等，其中使用吸附剂进行吸附是一种低成本、容易获得且有效的解决方案。选择合适的吸附材料是有效吸附污染物的关键之一。常用的吸附材料利用不同有机配体和多元羧酸交联反应得到一类多元羧酸聚合物，例如柠檬酸、聚丙烯酸、1,2,3,4-丁烷四羧酸（BTCA）以及乙二胺四乙酸等常用多元羧酸与天然多糖材料聚合而成，其中BTCA作为四元羧酸同时具有溶解性高等优势。但是目前制备过程中需要使用到有毒有机溶剂，或需要采用真空高温加热等不易实施的操作。因而如何实现操作简单且对环境友好的去除核工业生产过程中产生的铕是十分重要且必要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种基于环糊精多元羧酸聚合物的铕吸附剂及其应用方法，利用环糊精自身所带的丰富羟基，与羧基发生酯化交联，生成能与金属螯合物结合、具有协同吸附作用的环糊精基多元羧酸聚合物，将该聚合物作为铕吸附剂对工业中产生的铕进行吸附，吸附时间短且容量高，并能够循环使用。

本发明的技术方案是：基于环糊精多元羧酸聚合物的铕吸附剂，所述铕吸附剂由环糊精交联四元羧酸形成，其具体操作步骤如下：

将环糊精、1,2,3,4-丁烷四羧酸和催化剂分别按照环糊精与1,2,3,4-丁烷四羧酸摩尔比为1: 1～8，1,2,3,4-丁烷四羧酸与催化剂摩尔比为2:1的比例混合，混合后溶于水中，将混合后的溶液在100℃油浴下搅拌1～2h形成均相；将均相溶液放置于烘箱中进行，烘箱中温度保持为140～160℃，烘干时间为2～3h，烘干后静置冷却，对其进行研磨至300目以下，然后将研磨后的粉末用蒸馏水洗涤2～3次，再用甲醇洗涤1次，在60～100℃温度下真空干燥6～12h至恒重，所得淡黄色固体粉末即为铕吸附剂。

其中环糊精为α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精或2-羟丙基环糊精，催化剂为磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸氢二钾或磷酸氢二钠。

本发明的另一技术方案是：基于环糊精多元羧酸聚合物的铕吸附剂去除含铕废水中铕的方法，含铕废水中铕的浓度为80～100 mg/L，pH值为2～8，其具体操作步骤如下：将含铕废水的pH值调节为5～7，然后加入基于环糊精多元羧酸聚合物的铕吸附剂进行铕吸附，吸附时采用恒温水浴振荡器振荡吸附，吸附振荡时间为60min～120min，振荡频率为1500rpm。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

1、本发明的环糊精基多元羧酸聚合物制备方法工艺简单，采用的四元羧酸BTCA溶解性高，羧基能丰富，能够有效增大对铕离子的吸附容量，提高吸附能力，且使用的原材料容易获取，成本低。