[发明专利]一种吸附铀的聚多巴胺改性PAO薄膜材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种吸附铀的聚多巴胺改性PAO薄膜材料及其制备方法，属于复合材料制备技术领域。本发明采用N,N‑二甲基乙酰胺溶液、盐酸羟胺、PAN、无水碳酸钠混合制备PAO溶液，在去离子水中分相脱膜制备PAO薄膜，利用三(羟甲基)氨基甲烷做缓冲液、盐酸多巴胺自聚合形成聚多巴胺对PAO薄膜进行改性，可得到聚多巴胺改性PAO薄膜。该吸附材料薄膜对铀具有良好的选择性，吸附速率快，制备方法简单，应用潜力大。

技术领域

本发明涉及一种吸附铀的聚多巴胺改性PAO薄膜材料及其制备方法，属于复合材料制备技术领域。

背景技术

随着全球能源需求的逐渐增加和化石燃料储量的迅速减少，核能已经发展成为一种非常重要的替代绿色能源的电力生产。核能是解决全球能源短缺的主要途径之一，但核工业产生了大量含有放射性铀的废水，具有放射性和化学毒性，需要将其清除以达到严格的排放标准。

偕胺肟基中含有独特的官能团结构——胺基和肟基，易于与重金属离子络合，对铀酰有较好的吸附性能和优秀的吸附选择性。以聚丙烯腈为基体制备偕胺肟基吸附材料被认为是最好的选择之一。

另一方面，聚多巴胺可以容易地沉积在几乎所有类型的无机和有机基底材料上，结构中丰富的邻苯二酚和亚胺/胺基团的存在使其具有高亲水性，同时为重金属离子和有机污染物的结合提供活性位点，且所需实验条件温和，操作过程简单。其次，对于化学组成不同的基底材料，聚多巴胺沉积在其表面的相互作用机制也各不相同，比如静电相互作用、共价反应、非共价作用力(范德华力，氢键)，金属配位/螯合等，从而可赋予被改性材料各不相同的功能特性。因此，通过聚多巴胺对PAO薄膜进行改性，进一步提高其吸附性能，使其可实际应用于真实含铀废水的处理。

发明内容

本发明提供一种吸附铀的聚多巴胺改性PAO薄膜材料及其制备方法，解决了现有技术存在的提铀效果不佳的问题。

本发明的技术方案：

一种吸附铀的聚多巴胺改性PAO薄膜材料，包括以下步骤：

(1)制备铸膜液：将N,N-二甲基乙酰胺、盐酸羟胺和无水碳酸钠混合搅拌均匀后，加入聚丙烯腈加热进行肟化反应，获得偕胺肟化聚丙烯腈溶液，简称为PAO溶液；

(2)薄膜成型及分离干燥：将PAO溶液滴在玻璃板上，刮涂成厚度均匀的涂层，然后浸入水中分相脱膜，取出烘干干燥，获得PAO薄膜；

(3)改性PAO薄膜：配置Tris缓冲液，调节pH值，加入盐酸多巴胺混合搅拌均匀后，得到聚多巴胺溶液，将PAO薄膜加入聚多巴胺溶液中进行改性，改性完成后使用去离子水洗涤，干燥后获得聚多巴胺改性PAO薄膜吸附剂材料。

进一步限定，步骤(1)中盐酸羟胺和聚丙烯腈的摩尔比为1:1。

进一步限定，步骤(1)中肟化反应温度为65℃，反应时间为18h。

进一步限定，步骤(2)中干燥处理温度为40℃，时间为24h。

进一步限定，步骤(2)中将涂层浸入水中3min后分相脱膜。

进一步限定，步骤(3)中Tris缓冲液浓度为10mmol/L。

进一步限定，步骤(3)中调节Tris缓冲液pH值至8.5。

进一步限定，步骤(3)中聚多巴胺溶液的浓度为1g/L。

进一步限定，步骤(3)中改性条件为室温、避光、有氧的条件下进行。

进一步限定，步骤(3)中改性时间为4～12h。

本发明有益效果：