[发明专利]一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料及其制备方法和应用，属于海水提铀吸附材料制备技术领域。所述制备方法以羽毛纤维为基体材料，先对羽毛纤维进行氰基的接枝改性，然后在羟胺作用下将氰基改性为偕胺肟基，制得偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料。本发明通过工艺成本低廉的制备方法，制得了吸附性能高、选择性高且应用方法简单的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料。因此，所述偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料能够应用于海水提铀吸附材料。

技术领域

本发明属于海水提铀吸附材料制备技术领域，涉及一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料及其制备方法和应用。

背景技术

传统的煤炭、石油等化石燃料在近代人类的能源消费结构中占据主导地位，但化石燃料的形成需要经过漫长的炭化过程，是不可再生能源，供应量随着时间的推移日益减少，对未来的能源安全造成威胁。同时化石燃料燃烧会产生温室气体、污染环境，因此，世界各国均在积极发展新型能源。核能作为一种成熟的技术，能够提供大量的电能而不产生温室气体，是相对清洁的新型能源。所以合理高效地利用核能发电对于促进经济的快速稳定发展和保护环境有着重要的战略意义。核电事业的发展意味着对铀资源的大量需求，铀是核燃料的关键元素，铀矿的开采和回收对许多国家的能源安全至关重要。截至目前，已探明的陆地铀矿总产量不超过500万吨，不能为人类生产活动提供长久的核能源，但是，海水中大约存在着45亿吨铀，理论上可以为世界上提供上千年的核能源。因此，海水提铀成为了人们关注的问题。但是由于海水中铀的含量仅为3.3ppb，且具有大量竞争离子，这对海水提铀技术带来了极大的挑战。

经过半个多世纪的对海水提铀的研究，目前已经有很多方法被应用于从溶液或海水中提取铀，包括光催化、电化学、膜分离、化学沉淀、溶剂萃取、离子交换以及吸附分离等。在这些方法中，吸附法是相对简单、成本更低、可行性最高的方法之一。目前有关海水提铀吸附材料的制备一方面是材料制备工艺复杂，原料价格高，实际应用操作困难，吸附效率低，选择性低。因此设计一条制备简单、成本低、利于工业化生产的绿色化路线制备出具有高吸附性能、高选择性能、应用操作简单的海水提铀材料具有十分重要的实用价值和研究意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料及其制备方法和应用。本发明通过工艺成本低廉的制备方法，制得了吸附性能高、选择性高且应用方法简单的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料的制备方法，以羽毛纤维为基体材料，先对羽毛纤维进行氰基的接枝改性，然后在羟胺作用下将氰基改性为偕胺肟基，制得偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料。

优选地，所述制备方法具体包括以下步骤：

将羽毛纤维浸泡于Na₂CO₃溶液中，进行羽毛纤维表面所含羟基的去质子化；继续加入丙烯腈进行接枝改性反应，反应结束后先除去未反应的丙烯腈、然后水洗干燥，得到丙烯腈功能化羽毛纤维；将所得丙烯腈功能化羽毛纤维加入羟胺溶液中进行羟胺作用，使丙烯腈功能化羽毛纤维上的氰基与羟胺反应得到偕胺肟基，然后对反应后的羽毛纤维产物进行清洗、干燥，得到偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料。

进一步优选地，羽毛纤维、丙烯腈和羟胺溶液的反应用料比为5g：5～10mL：100～200mL。

其中，进一步优选地，羟胺溶液中盐酸羟胺、Na₂CO₃与甲醇水溶液按照9g:7g:100～200mL的比例配制得到；其中，甲醇水溶液中甲醇：水的体积比为1：7～1：3。

进一步优选地，Na₂CO₃溶液浓度为5～20wt％；浸泡时间为15～30分钟。

优选地，接枝改性的反应温度为30～50℃；反应时间为2～4h。