[发明专利]一种辐照接枝氨基酸的改性粉煤灰材料及其制备与应用

说明书

本发明涉及一种辐照接枝氨基酸的改性粉煤灰材料及其制备与应用，属于改性粉煤灰材料技术领域。具体改性方法如下：将粉煤灰加到碱液中浸泡，使粉煤灰表面的玻璃网络结构破坏，得到预处理的粉煤灰材料；将预处理的粉煤灰材料进行辐照处理，然后与氨基酸溶液充分混匀，使氨基酸接枝到粉煤灰表面，得到辐照接枝氨基酸的改性粉煤灰材料。本发明将氨基酸接枝于辐照粉煤灰基体上，得到的改性粉煤灰材料在对水中重金属阳离子的吸附性能有很大提高。本发明的制备方法较为简单，同时材料成本较低，具有良好的经济和环境效益。

技术领域

本发明属于改性粉煤灰材料技术领域，具体而言，涉及一种辐照接枝氨基酸的改性粉煤灰材料及其制备与应用。

背景技术

放射性核素的安全处理问题是当今核电站运行发展中存在的重要问题，而近年来燃煤电厂产生的粉煤灰的高效利用也成为一个热点问题。粉煤灰是电厂燃煤产生的一种工业废渣，其来源广泛，价格低廉且具有一定吸附活性，采用粉煤灰作为放射性废水吸附剂在理论上具有一定可行性，且成本低，具有显著的经济效益。然而，未经改性处理的粉煤灰内部的化学活性会被抑制，很难对核电站废水中的放射性污染物进行有效分离。所以需要对粉煤灰进行处理，从而达到较好的吸附效果。目前，常见的改性方法主要是利用酸性或碱性溶液对粉煤灰进行改性。这类改性方法有效增大了粉煤灰的表面活性，但对粉煤灰与吸附质之间的化学键合性能改变不大，因此难以实现对放射性金属离子的特异性吸附。

与此同时，辐照接枝技术较为成熟，而接枝手段中应用较多的为预辐照接枝法，即将聚合物材料在一定的辐照条件下进行辐照产生自由基，将产生了自由基的聚合物材料与接枝单体通过乳液法等完成接枝反应，可以使具有某种功用的官能团结合到基体材料上，从而提高基体材料的各方面性能，因此本发明采用预辐照接枝氨基酸作为粉煤灰改性的手段。

发明内容

本发明解决了现有技术中粉煤灰改性后对放射性核素的特异性吸附作用不强的技术问题，本发明旨在制备一种预辐照接枝氨基酸的改性粉煤灰材料，可将其应用于去除水中重金属阳离子，同时改性后得到的粉煤灰材料的吸附性能得到明显提高。本发明所述的制备方法简单，反应条件要求低，原材料成本较低。

根据本发明第一方面，提供了一种辐照接枝氨基酸的改性粉煤灰材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将粉煤灰加到碱液中浸泡，使粉煤灰表面的玻璃网络结构破坏，从而提高粉煤灰的比表面积；然后水洗再干燥，得到预处理的粉煤灰材料；

(2)将步骤(1)得到的预处理的粉煤灰材料进行辐照处理，然后与氨基酸溶液充分混匀，使氨基酸接枝到粉煤灰表面，得到辐照接枝氨基酸的改性粉煤灰材料。

优选地，所述氨基酸为极性氨基酸。

优选地，所述极性氨基酸为苏氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、酪氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、天冬氨酸和谷氨酸中的至少一种。

优选地，所述辐照处理是通过⁶⁰Co-γ射线辐照预处理的粉煤灰材料。

优选地，所述辐照处理的剂量为12.5～50kGy。

优选地，辐照处理时，预处理的粉煤灰材料置于非氧化性的保护性气体中。

优选地，辐照处理后的粉煤灰材料与氨基酸溶液中氨基酸的质量比为(2～5):1，反应温度为20～60℃，反应时间为3～6h。

根据本发明的另一方面，提供了任一所述方法制备得到的辐照接枝氨基酸的改性粉煤灰材料。

根据本发明的另一方面，提供了所述的辐照接枝氨基酸的改性粉煤灰材料用于吸附放射性核素的应用。

优选地，所述放射性核素为钴离子、锶离子或铯离子。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：