CN108503749B - 一种铀酰离子印记聚合物材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铀酰离子印记聚合物材料的制备方法，步骤为：1)取2‑甲氧基乙醇为致孔剂，将铀酰模板、苄胺肟和4‑乙烯基吡啶反应形成二元或三元复合物；2)将上述二元或三元复合物与甲基丙烯酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯和引发剂偶氮二异丁腈混合形成聚合混合物；3)将聚合混合物进行真空干燥、洗涤，得到去除未反应单体的聚合物；4)将去除未反应单体的聚合物再次真空干燥，研磨和过目筛，获得铀酰离子印迹聚合物。本发明的有益效果：利用偕胺肟基吸附速度快、高U(VI)负载容量的性质和离子印记材料具备高度选择性的特点，提供了一种产量大、设备简单易操作的对水体中的铀表现出高效的选择性吸附效应的离子印记聚合物。

Description

一种铀酰离子印记聚合物材料的制备方法
技术领域
本发明涉及含铀废水处理技术领域,具体涉及一种含有偕胺肟官能团用于水体选择性吸附铀的离子印记聚合物及其制备方法。
背景技术
作为新型能源一种的核能事业，逐渐引起了人类越来越广泛的重视。但是，随着核能事业的发展，一系列问题也慢慢体现出来，在开釆和选冶铀矿过程中产生的大量含铀废水，造成了严重的环境问题。铀是一个具有低放射活性和化学毒性的重金属元素，进入人体后可能会对肾脏造成渐不可逆的损伤，甚至导致死亡。含铀废水的处理将是各个国家所要面临的一道难题。因此针对含铀废水研究开发出一种用于从水体中提取铀的材料以及制备方法具有重要的战略意义和应用价值。
目前处理含铀废水的方法主要有化学沉淀法，离子交换法，吸附法，生物处理法等，综合以上方法比较发现，吸附法具有适用范围广、高效以及富集效率高等特点，非常适合用于含铀废水中铀的分离。但是，由于目前大多吸附剂的选择性吸附能力较低，不利于废水中铀的提取重复利用，而离子印记聚合物具有高的亲和性和选择性，因此以铀为模板的离子印迹聚合物适合用含铀废水中铀的分离。
偕胺肟基，由于存在着酸性和碱性位点而成为一个优秀的两性功能基，由于它的快吸附速度、高U(VI)负载容量且对环境安全，已被接枝到用于回收和去除U(VI)的各种底物的表面。由于目前关于偕胺肟基离子印记的研究较少。因此结合偕胺肟基吸附速度快、高U(VI)负载容量的性质和离子印记材料含有特异性识别位点，具备高度选择性的特点。探究偕胺肟基和离子印记聚合物对于水中铀吸附的协同作用，在交联聚合物基质内以及4-乙烯基吡啶存在下捕获偕胺肟基，以制备出一种用于从水相选择性分离铀酰的新型印迹聚合物，为去除水中重金属寻求新的突破。
发明内容
针对现有的铀金属离子分离和回收存在的问题，本发明结合偕胺肟基吸附速度快、高U(VI)负载容量的性质和离子印记材料含有特异性识别位点，具备高度选择性的特点，提供了一种产量大，设备简单，易于操作控制，对水体中的铀表现出高效的选择性吸附效应的离子印记聚合物。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种铀酰离子印记聚合物材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取10ml 2-甲氧基乙醇为致孔剂，将1mmol铀酰模板、0～4mmol苄胺肟和0～4mmol 4-乙烯基吡啶反应形成二元或三元复合物；
(2)将步骤(1)所得二元或三元复合物与10～15mmol甲基丙烯酸、30～40mmol乙二醇二甲基丙烯酸酯和40～60mg引发剂偶氮二异丁腈混合在一起形成聚合混合物；
(3)将步骤(2)聚合物进行真空干燥去除致孔剂后，依次分别用丙酮、丙酮和水的混合物、水进行洗涤，得到去除未反应单体的聚合物；
(4)将步骤(3)去除未反应单体的聚合物再次真空干燥，研磨和过80-200目筛，获得铀酰离子印迹聚合物。
所述步骤(2)的聚合混合物冷却到0℃，用N2吹扫10min后密封，超声10min，在50～90℃温度下搅拌2～4h，进行热聚合反应。
所述步骤(4)获得铀酰离子印迹聚合物在1～3.0mol/L HCl中搅拌4～8h进行洗脱印迹离子，然后用超纯水洗涤至中性，在80℃真空干燥箱中干燥24h，得到干净的铀酰离子印迹聚合物。
本发明的有益效果：结合偕胺肟基吸附速度快、高U(VI)负载容量的性质和离子印记材料含有特异性识别位点，具备高度选择性的特点，提供了一种产量大，设备简单，易于操作控制，对水体中的铀表现出高效的选择性吸附效应的离子印记聚合物。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施方案1
(1)以10ml 2-甲氧基乙醇为致孔剂，将1mmol铀酰模板和2mmol苄胺肟以及2mmol4-乙烯基吡啶反应形成三元复合物。
(2)将上述所得三元复合物与12mmol甲基丙烯酸和36mmol乙二醇二甲基丙烯酸酯以及50mg引发剂偶氮二异丁腈混合在一起。将聚合混合物冷却到0℃，用N2吹扫10min后密封，超声10min，在80℃下搅拌3h进行热聚合反应。
(3)将上述所得聚合物真空干燥以去除致孔剂，用丙酮，然后是丙酮和水的混合物，增加水量直到只使用水洗涤，以去除未反应的单体。
(4)将上述所得聚合物干燥，研磨和过100目筛，以获得所述铀酰离子印迹聚合物，再将上述合成的聚合物在2.0mol/L HCl中搅拌6h来洗脱印迹离子。用超纯水洗涤至中性，将所得聚合物在80℃下真空干燥24h，以得到干净的铀酰离子印迹聚合物。
实施方案2
(1)以10ml 2-甲氧基乙醇为致孔剂，将1mmol铀酰模板和4mmol苄胺肟反应形成二元复合物。
(2)将上述所得二元复合物与12mmol甲基丙烯酸和36mmol乙二醇二甲基丙烯酸酯以及50mg引发剂偶氮二异丁腈混合在一起。将聚合混合物冷却到0℃，用N2吹扫10min后密封，超声10min，在80℃下搅拌3h进行热聚合反应。
(3)将上述所得聚合物真空干燥以去除致孔剂，用丙酮，然后是丙酮和水的混合物，增加水量直到只使用水洗涤，去除未反应的单体。
(4)将上述所得聚合物干燥，研磨和过100目筛，以获得所述铀酰离子印迹聚合物。再将上述合成的聚合物在2.0mol/L HCl中搅拌6h来洗脱印迹离子。用超纯水洗涤至中性，将所得聚合物在80℃真空干燥24h，以得到干净的铀酰离子印迹聚合物。
应用实例1
配置含有UO22+离子的溶液50ml，UO22+离子浓度为25～150mg/L，加入实施方案1所制备的铀酰离子印记聚合物0.02g，在室温下震荡1h后过滤出吸附剂，过滤后测得UO22+离子浓度为150mg/L时,铀酰离子印记聚合物保留吸附容量为136mg/g。
针对目前含铀水体，其含有和铀在空间结构和结合位点上完全匹配的特异性识别位点，同时，引入偕胺肟基，通过结合偕胺肟基快吸附速度、高U(VI)负载容量的性质和离子印记材料含有特异性识别位点，对铀具有高效的选择性和保留吸附能力，为含铀水体提铀提供了一种能高效除铀的材料。

Claims (3)

1.一种铀酰离子印记聚合物材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取10ml 2-甲氧基乙醇为致孔剂，将1mmol铀酰模板、0～4mmol苄胺肟和0～4mmol4-乙烯基吡啶反应形成二元或三元复合物；
(2)将步骤(1)所得二元或三元复合物与10～15mmol甲基丙烯酸、30～40mmol乙二醇二甲基丙烯酸酯和40～60mg引发剂偶氮二异丁腈混合在一起形成聚合混合物；
(3)将步骤(2)聚合物进行真空干燥去除致孔剂后，依次分别用丙酮、丙酮和水的混合物、水进行洗涤，得到去除未反应单体的聚合物；
(4)将步骤(3)去除未反应单体的聚合物再次真空干燥，研磨和过80-200目筛，获得铀酰离子印迹聚合物。
2.根据权利要求1所述的一种铀酰离子印记聚合物材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)的聚合混合物冷却到0℃，用N2吹扫10min后密封，超声10min，在50～90℃温度下搅拌2～4h，进行热聚合反应。
3.根据权利要求1所述的一种铀酰离子印记聚合物材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)获得铀酰离子印迹聚合物在1～3.0mol/L HCl中搅拌4～8h进行洗脱印迹离子，然后用超纯水洗涤至中性，在80℃真空干燥箱中干燥24h，得到干净的铀酰离子印迹聚合物。
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