CN106824101A - 一种从海水中吸附铀的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从海水中吸附铀的方法，包括如下步骤：将吸附剂与海水混合，海水中的铀被吸附剂吸附，所述吸附剂由有机螯合剂奈基酰胺肟负载在被覆聚合物的大孔SiO2上制成。所述海水的pH为7～7.5。每g吸附剂与20～30mL海水混合。所述吸附剂的制备方法如下：将如结构式Ⅰ所示的化合物溶解于二氯甲烷中，在所得溶液中加入载体混合均匀，经旋蒸干燥后，得到吸附剂。每g如结构式Ⅰ所示化合物溶解于80～100mL二氯甲烷中。本发明从海水中吸附铀的方法，能够从海水中吸附铀，操作简单，选择性好，且吸附效率高。

Description

一种从海水中吸附铀的方法
技术领域
本发明涉及元素分离技术领域，具体涉及一种从海水中吸附铀的方法。
背景技术
核电站的运营时间通常至少为60年，在建设期需要投入大量资金，因此，在建设核电站之前需要确保在未来几十年内能够获得价格合理的铀，陆地铀资源是否充足具有不确定性，这种不确定性一直影响着核能产业的决策。
中国陆地铀资源并不丰富，铀资源的存储量关系到中国核电的可持续发展。全球海水中铀的总量高达45亿吨，是陆地上已探明的铀矿储量的1000倍以上，被公认为是核电的未来，但是与其它海洋化学资源相比，铀资源浓度更低，结构更复杂，提取难度更高。
从海水中提取铀的研究，主要集中在吸附剂的研制、吸附装置与工程实施两个方面。海水中含铀浓度很低，通常仅为3ppb，因此要求吸附剂具有较好的选择性以及较高的吸附效率。
发明内容
本发明提供了一种从海水中吸附铀的方法，能够从海水中吸附铀，操作简单，选择性好，且吸附效率高。
一种从海水中吸附铀的方法，包括如下步骤：
将吸附剂与海水混合，海水中的铀被吸附剂吸附，所述吸附剂由如结构式Ⅰ所示的化合物负载在载体上制成：
本发明若无特殊说明，所述铀为离子形式。
本发明提供的吸附剂由载体，与如结构式Ⅰ所示的有机螯合剂奈基酰胺肟(NpAO)复合而成，对于海水中的铀具有较好的吸附性能，能够从海水中高效吸附铀。
在不同的pH值条件下，吸附剂的吸附性能有所不同，天然海水呈若碱性，在利用吸附剂进行铀吸附时，可以直接进行，为了保证最佳的吸附效果，优选地，所述海水的pH为7～7.5。以达到最佳的吸附效果。
作为优选，每g吸附剂与20～30mL海水混合。本发明提供的吸附剂吸附效率高，少量使用，即能达到理想的吸附效果。
作为优选，所述载体为被覆聚合物的大孔SiO2。所述被覆聚合物的大孔SiO2为硅基-苯乙烯-二乙烯基苯聚合物(SiO2-P)，是一类新型无机/有机载体材料，美国专利US6843921中公开了SiO2-苯乙烯-二乙烯基苯聚合物，SiO2-P是一种含多孔二氧化硅载体颗粒的有机高聚合物复杂载体，其制备方法如下：
(1)将大孔的SiO2用浓硝酸洗涤、抽滤、去离子水洗至中性，重复10余次，干燥。
(2)真空并有氩气保护条件下，以1,2,3-三氯丙烷和m-二甲苯为溶剂，向大孔SiO2中加入48.7g的m/p-甲酸基苯乙烯，8.9g的m/p-二乙烯基苯，72.2g二辛基临苯二甲酸酯，54.0g甲基安息香酸钠，0.56gα,α-偶二异丁腈和0.57g1,1′-偶二环己胺-1-腈，由室温逐步加热到90℃，并保持13小时，之后，逐步冷却至室温。
(3)分别用丙酮和甲醇洗涤、抽滤上述产物，重复10余次，干燥。
本发明中，所述吸附剂的制备方法如下：
将如结构式Ⅰ所示的化合物溶解于二氯甲烷中，在所得溶液中加入载体混合均匀，经旋蒸干燥后，得到吸附剂。
旋蒸时，使大部分二氯甲烷挥发至近干状态，在毛细作用以及物理吸附作用下，化合物分子进入载体的空隙中，然后将近干状态的物料在50-60℃下真空干燥至少24小时，得到吸附剂。
作为优选，每g如结构式Ⅰ所示化合物溶解于80～100mL二氯甲烷中。如结构式Ⅰ所示化合物与载体的质量比为1：8～10。
为了保证分离效果，优选地，吸附剂与海水在室温下(25±5℃)混合吸附，吸附时间为120～900min。进一步优选，吸附时间为150～360min。混合吸附在振荡条件下进行，振荡速率为120-150rpm。
本发明从海水中吸附铀的方法，能够从海水中高效吸附铀，操作简单，选择性好，且吸附效率高。
附图说明
图1为本发明制备的吸附剂从海水中吸附铀的分配系数在不同pH条件下随吸附时间变化的关系图。
具体实施方式
实施例1
将0.5g如结构式Ⅰ所示的化合物奈基酰胺肟(NpAO)溶解于45.0mL二氯甲烷中，混合均匀得到溶液；向此溶液中加入4.5gSiO2-P搅拌均匀，并使用旋转蒸发仪，在减压条件下旋转蒸发使二氯甲烷挥发至物料到近干状态，然后再将近干状态的物料在55℃下真空干燥24h，得到吸附剂。
实施例2
将0.5g如结构式Ⅰ所示的化合物奈基酰胺肟(NpAO)溶解于40.0mL二氯甲烷中，混合均匀得到溶液；向此溶液中加入4.0gSiO2-P搅拌均匀，并使用旋转蒸发仪，在减压条件下旋转蒸发使二氯甲烷挥发至物料到近干状态，然后再将近干状态的物料在50℃下真空干燥24h，得到吸附剂。
实施例3
将0.5g如结构式Ⅰ所示的化合物奈基酰胺肟(NpAO)溶解于50.0mL二氯甲烷中，混合均匀得到溶液；向此溶液中加入5.5gSiO2-P搅拌均匀，并使用旋转蒸发仪，在减压条件下旋转蒸发使二氯甲烷挥发至物料到近干状态，然后再将近干状态的物料在60℃下真空干燥24h，得到吸附剂。
实施例4
(1)将海水的pH调节至7，然后在室温下与实施例1制备的吸附剂混合，混合时的用量比为：每3mL海水对应0.15g吸附剂。
(2)将步骤(1)所得混合液在TAITECMM-10型振荡器上进行吸附实验，振荡器振荡速率为120rpm，室温298K下操作，然后在混合时间为15min时取样，利用ICP-MS测量吸附前后海水中铀元素的含量。
实施例5～15
与实施例4的不同之处仅在于，混合时间不同。
实施例5～15分别在混合时间为30min、45min、60min、90min、120min、150min、180min、360min、540min、720min、900min时取样，利用ICP-OES测量吸附前后海水中铀元素的含量。
实施例4-15的吸附结果如图1所示，图1中横坐标为混合时间，纵坐标为吸附分配系数。由图1可以看出，当海水的pH值为7时，混合时间超过150min后，吸附分配系数超过55cm3/g。
实施例16～27
与实施例4～15的不同之处仅在于，海水的pH值不同。
实施例16～27的吸附结果如图1所示，图1中横坐标为混合时间，纵坐标为吸附分配系数。由图1可以看出，当海水的pH值为7.5时，混合时间超过150min后，吸附分配系数超过40cm3/g。

Claims (8)

1.一种从海水中吸附铀的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将吸附剂与海水混合，海水中的铀被吸附剂吸附，所述吸附剂由如结构式Ⅰ所示的化合物负载在载体上制成：
2.如权利要求1所述的从海水中吸附铀的方法，其特征在于，所述海水的pH为7～7.5。
3.如权利要求1所述的从海水中吸附铀的方法，其特征在于，每g吸附剂与20～30mL海水混合。
4.如权利要求1所述的从海水中吸附铀的方法，其特征在于，所述载体为被覆聚合物的大孔SiO2。
5.如权利要求1所述的从海水中吸附铀的方法，其特征在于，所述吸附剂的制备方法如下：
将如结构式Ⅰ所示的化合物溶解于二氯甲烷中，在所得溶液中加入载体混合均匀，经旋蒸干燥后，得到吸附剂。
6.如权利要求5所述的从海水中吸附铀的方法，其特征在于，每g如结构式Ⅰ所示化合物溶解于80～100mL二氯甲烷中。
7.如权利要求5所述的从海水中吸附铀的方法，其特征在于，如结构式Ⅰ所示化合物与载体的质量比为1：8～10。
8.如权利要求1所述的从海水中吸附铀的方法，其特征在于，吸附剂与海水在室温下混合吸附，吸附时间为120～900min。
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