CN109499551B - 一种含磷酸酯基螯合树脂及制备与处理含铀废水的方法 - Google Patents

一种含磷酸酯基螯合树脂及制备与处理含铀废水的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109499551B
CN109499551B CN201811561919.2A CN201811561919A CN109499551B CN 109499551 B CN109499551 B CN 109499551B CN 201811561919 A CN201811561919 A CN 201811561919A CN 109499551 B CN109499551 B CN 109499551B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phosphate
uranium
adsorbent
solution
chelate resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811561919.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109499551A (zh
Inventor
袁定重
张庆华
张世傲
陈林隆
王云
何妍
孔令会
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
East China Institute of Technology
Original Assignee
East China Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by East China Institute of Technology filed Critical East China Institute of Technology
Priority to CN201811561919.2A priority Critical patent/CN109499551B/zh
Publication of CN109499551A publication Critical patent/CN109499551A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109499551B publication Critical patent/CN109499551B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/285—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using synthetic organic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/006—Radioactive compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

本发明涉及一种含磷酸酯基螯合树脂，采用磷酸三烯丙酯的溶剂热聚合制备聚合物吸附剂，其制备方法包括如下步骤：将0.5～2 g磷酸三烯丙酯和0.05 g偶氮二异丁腈加入到1‑15 ml有机溶剂中，25℃下搅拌1～3h，将上述溶液加入到水热反应釜中，100℃下反应24 h，取出，开釜，经旋转蒸发去除有机溶剂，45℃下真空干燥12～24 h，即可得到含磷酸酯基螯合树脂，含磷酸酯基螯合树脂处理含铀废水的方法，调节待处理的含铀水溶液的pH值为1～7，然后加入含磷酸酯基螯合树脂吸附剂，震荡，吸附。本发明制备的含膦酸基螯合树脂具有制备方法简单、操作简便、副产物少、可重复使用等优点。

Description

一种含磷酸酯基螯合树脂及制备与处理含铀废水的方法
发明领域
本发明属于一种含磷酸酯基螯合树脂吸附剂及制备与处理含铀废水的方法。
背景技术
核能是当今世界解决能源短缺的重要途经。随着核电的快速发展，核工业领域对核燃料的需求日愈剧增。铀是目前主要的核燃料。在铀资源的开发利用过程中会产生大量含铀放射性废水，严重污染生态环境。因此研究铀的高效分离富集技术都是非常必要和紧迫的。目前常用的方法主要有溶剂萃取法、化学沉淀法、泡沫浮选法、液膜富集法和蒸发浓缩法。与这些方法相比，吸附法具有材料来源广泛、成本低廉、选择性高、操作简单、和容量大等优点，日益受到人们的关注。目前用于分离与富集铀的材料主要有碳材料、硅材料、聚合物材料、磁性材料及生物质材料等。目前国内外研究人员对以上述材料处理含铀废水方面进行了大量的研究，取得了较好的成果。然而必须指出的是，上述材料作为吸附介质处理含铀废水时候目前仍存在以下不足：(1)对水溶液中铀吸附容量仍有待于提高；(2)制备方法较为繁琐。以上这些缺点在很大程度上限制了这些吸附材料在含铀废水处理领域进一步大规模的工业化应用。
发明内容
针对现有技术和材料的缺点，本发明制备的吸附剂方法简便、成本低廉、吸附量大、能有效吸附并回收水溶液中的铀离子。
本发明的目的之一在于提供了一种含磷酸酯基螯合树脂；
本发明的目的之二在于提供了一种含磷酸酯基螯合树脂作为吸附剂的应用；
本发明的目的之三在于提供了一种含磷酸酯基螯合树脂作为吸附剂处理含铀废水的应用；
本发明的目的之四在于提供了一种利用含磷酸酯基螯合树脂处理含铀废水的方法。
本发明的目的之一是这样实现的：
一种含磷酸酯基螯合树脂，其制备方法包括如下步骤：
将0.5～2g磷酸三烯丙酯和0.05g偶氮二异丁腈加入到1-15ml有机溶剂中，25℃下搅拌1～3h，将上述溶液加入到水热反应釜中，100℃下反应24h，取出，开釜，经旋转蒸发去除有机溶剂，45℃下真空干燥12～24h，即可得到含磷酸酯基螯合树脂，所述的质量数与体积数成比例调整；
进一步，有机溶剂为丙酮，乙酸乙酯，四氢呋喃或乙醇；
进一步，所述的磷酸酯基螯合树脂吸附剂中的磷的质量百分数为10～15％。
本发明的目的之二是这样实现的：
一种用于分离富集铀的螯合树脂吸附剂，该吸附剂为采用溶剂热聚合法制备的含磷酸酯基螯合树脂，螯合基团为磷酸酯。
本发明的目的之三是这样实现的：
一种含磷酸酯基螯合树脂作为聚合物吸附剂处理含铀废水的应用
本发明的目的之四是这样实现的：
一种含磷酸酯基螯合树脂吸附剂处理含铀废水的方法:
调节待处理的含铀水溶液的pH浓度为1～7，然后加入含磷酸酯基螯合树脂吸附剂，震荡，吸附，其中含铀水溶液的浓度为50～200mg/L，含铀水溶液的体积和吸附剂的质量比为50ml：0.010g，吸附温度为5～45℃，吸附时间为0.5～24h，震荡速度为135r/min。
进一步，所述吸附温度优选25℃，吸附时间优选3h。
进一步，所述调节pH值时使用12mol/L的HNO3溶液、1mol/L的NaOH溶液和5mol/L的NaOH溶液。
本发明主要发明人就该领域正在不断创新，如2017.11.10授权的ZL201610095125.6《一种含磷氧官能团的介孔螯合树脂及分离与富集铀的方法》和2018.07.24授权的ZL201611061801.4《一种含氮多孔聚合物螯合树脂及制备和处理含铀废水的方法》。但应该指出的是本发明与授权号ZL 201610095125.6和ZL201611061801.4的技术相比，具有以下明显的不同和进步：授权专利号ZL 201610095125.6的技术主要采用乙烯基膦酸在溶剂热条件下与其它单体进行自由基共聚技术来制备含磷氧官能团的介孔螯合树脂。授权专利号ZL201611061801.4的技术采用后修饰法来制备含氮多孔聚合物吸附剂。以上这两种方法制备的吸附剂的官能团的含量均比较低，在很大程度上影响了其吸附容量。本发明采用磷酸三烯丙酯的溶剂热聚合技术制备的吸附剂中的磷酸酯基团的密度很高，可在很大程度上提高其对铀的吸附含量。
本发明与目前用于处理含铀废水的吸附材料相比，本发明技术亦具有以下进步：
总体来看，目前大多数吸附材料主要采用以下三个方法制备。第一个制备方法就是后修饰法，这也是目前制备吸附剂常采用的方法。其制备策略是通过固相载体表面官能团与有机小分子的多步化学反应将有机官能团固载到吸附剂表面。该方法主要缺点是吸附剂制备过程中不能保证有机小分子反应物每步都达到完全转化，因此有机官能团的分布和引入量都不能得到有效地控制，使得其对铀的吸附容量较低；这在很大程度上限制了该方法的使用。第二个制备方法就是通过构筑功能化的有机单体与第二单体进行共聚或缩聚来制备吸附剂。与后修饰法相比，该方法制备的吸附剂不仅可较为准确控制引入功能基团的含量，同时还可保证有机官能团在吸附剂表面分散较为均匀，可在一定程度上提高其对水溶液中的铀的吸附容量。该方法主要缺点是吸附剂中官能团的浓度由于大量第二单体的存在往往较低，因此造成其对水溶液中的铀的吸附容量仍然不是很高。第三个策略是通过浸渍法来构筑吸附剂。其基本原理是将载体材料放入液体萃取剂中浸渍，通过物理吸附作用将液体萃取剂固载到吸附剂表面。这种方法制备的吸附剂虽然过程简单，但液体萃取剂很容易从载体表面脱落，从而影响其对铀的吸附效果。而本发明技术通过磷酸三烯丙酯的溶剂热聚合技术，一步就可将大量磷酸酯基团均匀地引入到聚合物有机骨架之中，可在很大程度上提高对含铀废水的处理能力。
基于此，本发明拟结合磷酸酯基对铀酰离子的较强络合作用及吸附技术的优点，通过磷酸三烯丙酯的溶剂热聚技术，以制备一种对水溶液中的铀离子具有高吸附量的聚合物树脂吸附材料，该吸附材料对水溶液中铀离子具有吸附速度快和吸附量大的特点。
本发明的有益效果：
(1)本发明制备的含磷酸酯基螯合树脂具有制备方法简单、操作简便、副产物少、可重复使用等优点。
(2)本发明制备的含磷酸酯基螯合树脂对水溶液中的铀离子具有吸附量高、吸附速度快等特点，能够有效达到吸附和回收利用的目的。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明。本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括具体实施方式之间的任意结合。尤其是所述的质量数和体积数的比例调整。
实施例1
含磷酸酯基螯合树脂可通过溶剂热法制备，作为一个典型的合成实例：0.5g磷酸三烯丙酯和0.05g偶氮二异丁腈加入到5mL乙酸乙酯中，25℃下搅拌1h，将上述溶液加入到水热反应釜中，在100℃下反应24h，取出，开釜，经旋转蒸发除去乙酸乙酯，45℃下真空干燥12h，即可得到含膦酸螯合树脂1。
实施例2
准确移取50mL，100mg/L的铀标准溶液于150mL的锥形瓶中，使用12mol/L的硝酸、1mol/L的NaOH溶液和5mol/L的NaOH溶液调节铀溶液pH值，使溶液pH值为4.5。加入0.010g吸附剂1，在25℃，135r/min的恒温振荡器中吸附3h。过滤分离，利用ICP进行光谱分析，测定滤液中的铀离子浓度，利用公式(1)计算出此时吸附量为210mg/g。
铀离子的吸附量按照以下公式计算：
Figure BDA0001913482330000041
式中：qe—吸附量，mg/g；V—溶液的体积，L；Ce—铀离子溶液平衡浓度，mg/L；C0—铀离子溶液初始浓度，mg/L；m—吸附剂质量，g。
实施例3
准确移取50mL，100mg/L的铀标准溶液于150mL的锥形瓶中，使用12mol/L的硝酸、1mol/L的NaOH溶液和5mol/L的NaOH溶液调节铀溶液pH值，使溶液pH值为3。加入0.010g吸附剂1，在25℃，135r/min的恒温振荡器中吸附3h。过滤分离，利用ICP进行光谱分析，测定滤液中的铀离子浓度，利用公式(1)计算出此时吸附量为120mg/g。
实施例4
准确移取50mL，100mg/L的铀标准溶液于150mL的锥形瓶中，使用12mol/L的硝酸、1mol/L的NaOH溶液和5mol/L的NaOH溶液调节铀溶液pH值，使溶液pH值为5。加入0.010g吸附剂1，在25℃，135r/min的恒温振荡器中吸附3h。过滤分离，利用ICP进行光谱分析，测定滤液中的铀离子浓度，利用公式(1)计算出此时吸附量为280mg/g。
实施例5
准确移取50mL，100mg/L的铀标准溶液于150mL的锥形瓶中，使用12mol/L的硝酸、1mol/L的NaOH溶液和5mol/L的NaOH溶液调节铀溶液pH值，使溶液pH值为6。加入0.010g吸附剂1，在25℃，135r/min的恒温振荡器中吸附3h。过滤分离，利用ICP进行光谱分析，测定滤液中的铀离子浓度，利用公式(1)计算出此时吸附量为300mg/g。

Claims (6)

1.一种含磷酸酯基螯合树脂，其特征在于，采用磷酸三烯丙酯的溶剂热聚合技术制备螯合树脂，其制备方法包括如下步骤：
将0.5～2 g磷酸三烯丙酯和0.05 g偶氮二异丁腈加入到1-15 ml有机溶剂中，25 ℃下搅拌1～3 h，将上述溶液加入到水热反应釜中，100 ℃下反应24 h，取出，开釜，经旋转蒸发去除有机溶剂，45 ℃下真空干燥12～24 h，即可得到含磷酸酯的螯合树脂，所述的质量数与体积数成比例调整；
所述的磷酸酯基螯合树脂的磷的质量百分数为10～15 %。
2.根据权利要求1所述的一种含磷酸酯基螯合树脂，其特征在于，有机溶剂为丙酮、乙酸乙酯、四氢呋喃或乙醇。
3.根据权利要求1-2任一权利要求所述的一种含磷酸酯基螯合树脂作为处理含铀废水的吸附剂的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，利用含磷酸酯基螯合树脂处理含铀废水的方法，调节待处理的含铀水溶液的pH浓度为1～7，然后加入含磷酸酯基螯合树脂吸附剂，震荡，吸附，其中含铀水溶液的浓度为50～200 mg/L，含铀水溶液的体积和吸附剂的质量比为50 mL：0.010 g，吸附温度为5～45 ℃，吸附时间为0.5～24 h，震荡速度为135 r/min。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述的吸附温度为25 ℃，吸附时间为3 h。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于： 使用12 mol/L的HNO3溶液、1 mol/L的NaOH溶液和5 mol/L的NaOH溶液调节溶液的pH值。
CN201811561919.2A 2018-12-20 2018-12-20 一种含磷酸酯基螯合树脂及制备与处理含铀废水的方法 Active CN109499551B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811561919.2A CN109499551B (zh) 2018-12-20 2018-12-20 一种含磷酸酯基螯合树脂及制备与处理含铀废水的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811561919.2A CN109499551B (zh) 2018-12-20 2018-12-20 一种含磷酸酯基螯合树脂及制备与处理含铀废水的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109499551A CN109499551A (zh) 2019-03-22
CN109499551B true CN109499551B (zh) 2021-11-30

Family

ID=65753974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811561919.2A Active CN109499551B (zh) 2018-12-20 2018-12-20 一种含磷酸酯基螯合树脂及制备与处理含铀废水的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109499551B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115478183B (zh) * 2022-09-16 2023-06-02 核工业北京化工冶金研究院 一种去除含胺基羧酸的放射性去污剂废液中铀的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103298840A (zh) * 2010-10-19 2013-09-11 马克斯·普朗克科学促进学会 用于改性聚合物，特别是聚合物纳米颗粒的方法
CN105688844A (zh) * 2016-02-22 2016-06-22 东华理工大学 一种含磷氧官能团的介孔螯合树脂及分离与富集铀的方法
CN106824124A (zh) * 2016-11-28 2017-06-13 东华理工大学 一种含氮多孔聚合物螯合树脂及制备和处理含铀废水的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103298840A (zh) * 2010-10-19 2013-09-11 马克斯·普朗克科学促进学会 用于改性聚合物，特别是聚合物纳米颗粒的方法
CN105688844A (zh) * 2016-02-22 2016-06-22 东华理工大学 一种含磷氧官能团的介孔螯合树脂及分离与富集铀的方法
CN106824124A (zh) * 2016-11-28 2017-06-13 东华理工大学 一种含氮多孔聚合物螯合树脂及制备和处理含铀废水的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Study of triallyl phosphate as an electrolyte additive for high voltage lithium-ion cells;J. Xia等;《Journal of Power Sources》;20150712;第295卷;全文 *
二乙烯苯和丙烯腈聚合物浸渍磷酸三丁酯为固定相萃取色谱法富集分离铂与金;杨柳 等;《分析化学研究简报》;20011231;第29卷(第12期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109499551A (zh) 2019-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109174060B (zh) 一种含膦酸基螯合树脂及在高酸度下分离与富集钍的方法
CN111171208B (zh) 一种用于海水提铀的聚偕胺肟基螯合树脂及制备方法
CN108525648B (zh) 一种氨基化磁性聚膦腈吸附剂及制备和分离与富集铀的方法
CN107511132B (zh) 一种磁性四氧化三铁纳米粒子及其等离子体改性方法和应用
CN103432986B (zh) 一种磁性硅藻土基吸附剂及其制备方法和应用
CN104801262A (zh) 一种磁性复合铀吸附剂的制备方法及其应用
CN109954484B (zh) 介孔硅胶颗粒负载偕胺肟聚合物的铀吸附材料及制备方法
CN105688844A (zh) 一种含磷氧官能团的介孔螯合树脂及分离与富集铀的方法
CN106824124B (zh) 一种含氮多孔聚合物螯合树脂及制备和处理含铀废水的方法
CN113713780A (zh) 一种3d壳聚糖/二氧化硅复合材料及其制备方法和在吸附分离铼中的应用
CN110560012A (zh) 一种利用树脂负载水合氧化铁去除水中磷的方法
CN114671990B (zh) 一种卟啉共价有机框架材料及其制备方法与应用
CN110813255B (zh) 一种双功能化聚合物螯合树脂制备及分离与富集铀的方法
CN108484929A (zh) 一种基于酰胺肟的金属有机框架合成MIL-53(Al)-AO2的制备方法
CN109499551B (zh) 一种含磷酸酯基螯合树脂及制备与处理含铀废水的方法
CN114797795B (zh) 一种利用gma/h3po4改性的天然纤维处理含铀废水的方法
CN104841368B (zh) 一种淋洗液再生材料及其应用
CN107051394A (zh) 一种杯芳烃修饰的磁性纳米吸附剂制备及其吸附低浓度铀的方法
Lu et al. Polyphosphonate-segmented macroporous organosilicon frameworks for efficient dynamic enrichment of uranium with in-situ regeneration
CN113087864A (zh) 一种杂环共价有机聚合物的制备方法及其在铀酰离子吸附中的应用
CN110314637B (zh) 一种改性针铁矿及其制备方法和应用
US20230080965A1 (en) Phosphorus nitride adsorbent with high-efficiency selectivity and its applications in removing uranium pollution and extracting uranium from seawater
CN107469773B (zh) 一种可良好吸附放射性核素铀的硅包覆炭化含氮炭基吸附材料及其使用方法
CN110681344B (zh) 一种锆系纳米杂化材料及应用方法
CN111229175B (zh) 富集稀散金属的固定化单宁、制备方法及利用其富集稀散金属的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant