[发明专利]一种用于海水提铀的介孔离子化合物的制备方法

说明书

本发明公开了一种介孔离子化合物的制备方法，属于多孔功能材料合成领域。本发明采用简单的纳米微乳液的方法，制备出介孔无机离子化合物。利用这种方法可以制备多种无机离子化合物。利用该材料如介孔碳酸钙，在海水提铀中表现出较高的效率。本发明现对于现有的偕胺肟材料等技术相比，具有制备方法相对简单，方法具有普适性可大规模推广的优点。其不仅可以作为廉价高效的铀吸附剂，也可作为后续的良好的吸附载体。

技术领域

本发明属于功能多孔材料合成领域，具体涉及采用纳米微乳液，通过氢键作用和配位作用，制备的离子化合物，并用于海水提铀。

背景技术

在诸多发达国家，核能发电的占比很高。铀是核能发电的核心元素，其广泛分布在地壳，海水，核废料中。常见的有沥青铀矿和钾钒铀矿两种常见的矿床，海水中铀含量为45亿吨是陆地铀储量的一千倍，未来，海水提铀是一条极具前景的开采铀矿途径。吸附法，由于其操作简单，成本较低，被认为是实现海水提铀工业化最有前景的手段。海水中的铀主要以铀酰离子形式存在。尽管海水中铀储量非常高，但其铀酰离子浓度很低，并且存在诸多金属阳离子的竞争以及复杂的海水环境，目前尚没有能大规模使用的用于高效海水提铀的吸附材料。

常见的吸附方法有，物理化学吸附、光电化学吸附、离子交换等。化学吸附是相对非常简单、高效、普遍的方法。常见的吸附剂主要是基于偕胺肟有机官能团修饰的功能材料(高分子纤维)，其合成主要是通过在聚合高分子本体材料上，通过系列有机化学反应，修饰嫁接偕胺肟活性吸附位点，利用偕胺肟和铀酰根离子间的螯合作用，进行海水提铀。制备的材料由于偕胺肟吸附位点数量有限，以及偕胺肟有机官能团在水体中浸润性较差，偕胺肟基材料对钒选择性较差，极大限制了材料的提铀性能，此外，其制备方法较为复杂，难以大规模应用。因此如果能够开发合成方法简单的廉价无机材料实现绿色高效的海水提铀具有重要意义和实际应用价值。

发明内容

[要解决的技术问题]

本发明的目的是发展一种普适，简单的合成方法制备介孔无机离子化合物，实现高效的海水提铀。本发明合成条件温和，合成过程简单，容易实现快速高效的大量生产，并且对于多种无机离子化合物适用性较广泛。

[技术方案]

本发明采取以下技术方案：

本发明利用微乳液与无机盐前驱体的自组装策略，在乙醇/水体系中加入表面活性剂，利用表面活性剂的两性特征形成胶束与造孔剂均三甲苯形成纳米微乳液，然后将可溶的钙盐，碳酸盐，磷酸盐，硫酸盐，酸碱溶解于乙醇/水，加入到微乳液体系中，在溶液中沉淀出来。金属阳离子与表面活性剂具有静电作用，促进无机离子化合物与表面活性剂胶束的组装。随着进一步的煅烧，或者溶剂萃取洗涤，去除表面活性剂，从而制备介孔无机离子化合物。本发明提供了一种简便、普适的方法制备具有有序介孔结构的无机吸附剂，其广泛适用性还体现在适用于多种常见无机盐，酸碱以及微乳液的组成，对铀酰离子高效的吸附性能上。

A、微乳液的制备

配置水/乙醇体积比1:1的均匀体系，加入表面活性剂(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷)，超声分散或搅拌使其溶解完全，完全溶解后得到无色澄清透明的溶液。之后逐滴加入均三甲苯TMB，进行搅拌，获得稳定均匀的水包油微乳液。

B、无机盐溶液的配置

称取一定钙盐和阴离子盐或者酸碱，分别置于烧杯中，加入乙醇/水(体积比1：1)。超声分散，得到无色澄清透明的溶液。

C、无机离子配位辅助组装

将步骤B中的无机盐溶液缓慢先后加入步骤A中微乳液中，使得无机离子与微乳液自组装搅拌，反应一段时间，使之无机盐沉淀完全。

D、介孔无机离子化合物的制备

将步骤C得到的液体经过离心，洗涤，烘干煅烧或者冷冻干燥得到产物。