CN110428921A - 一种基于铀污染水体多向修复处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于铀污染水体多向修复处理方法，属于水体铀污染修复处理技术领域，一种基于铀污染水体多向修复处理方法，包括以下步骤：在负载铀酰离子印迹聚合物表面插入多个水溶形变丝；将负载铀酰离子印迹聚合物进行干燥处理；出料得到印迹真菌修复球，投放至铀污染水体中；定期打捞并集中处理，在颗粒状的负载铀酰离子印迹聚合物表面附着水溶形变丝，印迹真菌修复球投放于水体中后，其表面的水溶形变丝部分与印迹真菌修复球脱离，在印迹真菌修复球表面形成一层“丝层”，使得印迹真菌修复球类似毛球，多个毛球状的印迹真菌修复球相互粘附，积聚力更强，便于后续顺利打捞，降低漏捞量，最大程度上避免其对水质造成的不良影响。

Description

一种基于铀污染水体多向修复处理方法

技术领域

本发明涉及水体铀污染修复处理技术领域，更具体地说，涉及一种基于铀污染水体多向修复处理方法。

背景技术

铀是一种放射性物质，也是一种重要的能源物质，在水体和土壤中大多以铀酰离子(UO22+)形式存在。随着核工业的快速发展及废旧核设施的退役，一些含铀(VI)废水已给环境和人类带来了较为严重的危害，铀(VI)通常由食物链蓄积在人体肝脏和骨骼中，可诱发肺癌、肝癌、胰腺癌等多种疾病。人们在放射性废水尤其是含铀(VI)废水的处理方面,目前主要有混凝沉淀、化学沉淀、萃取、膜分离、氧化还原、沉降-结晶、凝结-絮凝、物理吸附、离子交换、电化学处理、蒸发浓缩、渗析及反渗透等方法，这些传统方法虽在一定程度取得了较好效果，但普遍存在产生的泥浆量较大,工艺流程冗长,后续处理烦琐，成本高以及二次污染等，尤其对含低/微量铀(VI)废水的处理效果很一般，正因如此，它们的应用便受到极大限制。

微生物修复是指利用微生物(含原始状态和结构改造后状态)机体表面及体内本身化学结构与成分特性来吸附溶于水中的重金属离子,再通过固液分离去除水溶液中重金属离子的一种方法，与传统的修复技术相比,它以其吸收速度快，吸收量大，选择性好，品种丰富，价格低廉,运行成本低，解吸容易，重复利用率高，适应的pH值和温度范围宽且对低浓度废水(重金属质量浓度1～100mg·L-1)处理效果好等优点而广受关注。正因如此，微生物修复法被视为处理大量含低浓度重金属离子废水的理想方法，也是该领域内很有前景的方法。

在过去二十来年里，通过微生物修复法来处理含铀(VI)废水主要体现在以下方面：改性微生物材料修复铀(VI)污染水体，通常对微生物进行改性的化学物质多为常见有机溶剂、有机酸碱以及拥有多活性位点的有机试剂等，而对采用溶胶-凝胶技术以发生聚合反应制备成印迹聚合物来改性微生物的报道却不多。分子印迹技术是指在合适的溶剂中，将模板分子与功能单体通过非共价键作用形成复合物，然后加入交联剂以发生聚合反应，再从生成的聚合物中去除模板分子即可得到与模板分子大小、形状、官能团完全互补的且具有三维孔穴的印迹材料。中国专利申请号为CN201610843633.8提出了一种对铀酰离子具有高亲和及高识别能力的印迹真菌材料修复铀污染水体的方法。以典型的兼性海洋红树林内源真菌Fusarium sp.#ZZF51为基质，植酸为功能单体，UO22+为模板离子，四乙氧基硅烷(TEOS)为交联剂，采用溶胶-凝胶技术制备成铀离子印迹材料，然后将所得材料投放于铀污染的水体中，修复铀污染水体，经一段时间之后，将之打捞并进行集中处理。本发明材料对铀酰离子具有高亲和能力及高识别能力，自投放50-70min后即可使铀酰离子达到90％以上的去除率。该印迹真菌材料呈颗粒球状，成本低廉，修复效率高。

上述技术方案中的印迹真菌材料修复铀污染水体后，需要将之打捞并进行集中处理，但是位于水中的印迹真菌材料长期受到水体的自流动和冲击，较为分散，不方便打捞，较多漏捞的印迹真菌材料滞留在水体中，影响水质。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于铀污染水体多向修复处理方法，它在颗粒状的负载铀酰离子印迹聚合物表面附着水溶形变丝，印迹真菌修复球投放于水体中后，其表面的水溶形变丝部分与印迹真菌修复球脱离，在印迹真菌修复球表面形成一层“丝层”，使得印迹真菌修复球类似毛球，多个毛球状的印迹真菌修复球相互粘附，积聚力更强，便于后续顺利打捞，降低漏捞量，最大程度上避免其对水质造成的不良影响。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种基于铀污染水体多向修复处理方法，包括以下步骤：

S1、在经过洗脱后的负载铀酰离子印迹聚合物表面插入多个水溶形变丝；

S2、将表面插有多个水溶形变丝的负载铀酰离子印迹聚合物放入干燥设备中进行干燥处理；

S3、出料得到印迹真菌修复球，将印迹真菌修复球投放至铀污染水体中；

S4、定期打捞并集中处理。

它在颗粒状的负载铀酰离子印迹聚合物表面附着水溶形变丝，印迹真菌修复球投放于水体中后，其表面的水溶形变丝部分与印迹真菌修复球脱离，在印迹真菌修复球表面形成一层“丝层”，使得印迹真菌修复球类似毛球，多个毛球状的印迹真菌修复球相互粘附，积聚力更强，便于后续顺利打捞，降低漏捞量，最大程度上避免其对水质造成的不良影响。

进一步的，所述负载铀酰离子印迹聚合物采用溶胶-凝胶技术制备而成，溶胶－凝胶法的化学过程首先是将原料分散在溶剂中，然后经过水解反应生成活性单体，活性单体进行聚合，开始成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，经过干燥和热处理制备出纳米粒子和所需要材料，相较于其他的制备方法，采用溶胶-凝胶技术制备而成的负载铀酰离子印迹聚合物性能更加稳定，除铀效果更佳。

进一步的，S2中，所述负载铀酰离子印迹聚合物的干燥环境为真空干燥、温度为45℃，且干燥时间为20h，所述水溶形变丝的制备原料包括复合型高吸水树脂材料，水溶形变丝自身具有良好的吸水性能，负载铀酰离子印迹聚合物与水溶形变丝接触，其自身所含的水分一部分被水溶形变丝吸收，水溶形变丝遇水贴合于负载铀酰离子印迹聚合物表面，相对于负载铀酰离子印迹聚合物，水溶形变丝干燥的速度更快，水溶形变丝不断被干燥，同时持续吸收负载铀酰离子印迹聚合物中的水分，加快负载铀酰离子印迹聚合物的干燥速度，与现有公开技术中的负载铀酰离子印迹聚合物干燥时间相比，本方案中的负载铀酰离子印迹聚合物干燥时间明显缩短。

进一步的，所述水溶形变丝一端开设有空腔，所述空腔中设有膨胀球，所述膨胀球同样采用印迹真菌材料制作而成，将印迹真菌修复球投放至铀污染水体中后，膨胀球与印迹真菌修复球一样，开始吸附水中的铀，膨胀球和印迹真菌修复球逐渐膨胀，膨胀的膨胀球和印迹真菌修复球相互挤压，由于膨胀球位于水溶形变丝的空腔中，其膨胀到一定程度时受到限制，而印迹真菌修复球的膨胀不受限制，印迹真菌修复球继续膨胀使得水溶形变丝端部紧紧位于印迹真菌修复球内部，不易受力脱落。

进一步的，所述水溶形变丝靠近膨胀球的端部为子弹头状，且水溶形变丝靠近膨胀球的端部为高分子弹性橡胶，端部为子弹头状的水溶形变丝使得S1步骤中的插入操作更加顺利。

进一步的，所述水溶形变丝表面一体化连接有多个细水浮绒，且多个细水浮绒均匀密布于水溶形变丝上，所述细水浮绒为倾斜状，且细水浮绒远离水溶形变丝的端部朝向印迹真菌修复球，倾斜状的细水浮绒可增强相邻印迹真菌修复球上的水溶形变丝之间的相互附着强度，不易受力分离，方便集体打捞；另外，细水浮绒结合水溶形变丝可较好的供水中杂物附着，起到额外的净水作用。

进一步的，相邻两个所述水溶形变丝之间的距离大于水溶形变丝的长度，防止相邻水溶形变丝之间相互缠绕打结，相邻两个所述细水浮绒之间的距离大于细水浮绒的长度，防止相邻细水浮绒之间相互缠绕打结，影响印迹真菌修复球的积聚。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案在颗粒状的负载铀酰离子印迹聚合物表面附着水溶形变丝，印迹真菌修复球投放于水体中后，其表面的水溶形变丝部分与印迹真菌修复球脱离，在印迹真菌修复球表面形成一层“丝层”，使得印迹真菌修复球类似毛球，多个毛球状的印迹真菌修复球相互粘附，积聚力更强，便于后续顺利打捞，降低漏捞量，最大程度上避免其对水质造成的不良影响。

(2)负载铀酰离子印迹聚合物采用溶胶-凝胶技术制备而成，溶胶－凝胶法的化学过程首先是将原料分散在溶剂中，然后经过水解反应生成活性单体，活性单体进行聚合，开始成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，经过干燥和热处理制备出纳米粒子和所需要材料，相较于其他的制备方法，采用溶胶-凝胶技术制备而成的负载铀酰离子印迹聚合物性能更加稳定，除铀效果更佳。

(3)S2中，负载铀酰离子印迹聚合物的干燥环境为真空干燥、温度为45℃，且干燥时间为20h，水溶形变丝的制备原料包括复合型高吸水树脂材料，水溶形变丝自身具有良好的吸水性能，负载铀酰离子印迹聚合物与水溶形变丝接触，其自身所含的水分一部分被水溶形变丝吸收，水溶形变丝遇水贴合于负载铀酰离子印迹聚合物表面，相对于负载铀酰离子印迹聚合物，水溶形变丝干燥的速度更快，水溶形变丝不断被干燥，同时持续吸收负载铀酰离子印迹聚合物中的水分，加快负载铀酰离子印迹聚合物的干燥速度，与现有公开技术中的负载铀酰离子印迹聚合物干燥时间相比，本方案中的负载铀酰离子印迹聚合物干燥时间明显缩短。

(4)水溶形变丝一端开设有空腔，空腔中设有膨胀球，膨胀球同样采用印迹真菌材料制作而成，将印迹真菌修复球投放至铀污染水体中后，膨胀球与印迹真菌修复球一样，开始吸附水中的铀，膨胀球和印迹真菌修复球逐渐膨胀，膨胀的膨胀球和印迹真菌修复球相互挤压，由于膨胀球位于水溶形变丝的空腔中，其膨胀到一定程度时受到限制，而印迹真菌修复球的膨胀不受限制，印迹真菌修复球继续膨胀使得水溶形变丝端部紧紧位于印迹真菌修复球内部，不易受力脱落。

(5)水溶形变丝靠近膨胀球的端部为子弹头状，且水溶形变丝靠近膨胀球的端部为高分子弹性橡胶，端部为子弹头状的水溶形变丝使得S1步骤中的插入操作更加顺利。

(6)水溶形变丝表面一体化连接有多个细水浮绒，且多个细水浮绒均匀密布于水溶形变丝上，细水浮绒为倾斜状，且细水浮绒远离水溶形变丝的端部朝向印迹真菌修复球，倾斜状的细水浮绒可增强相邻印迹真菌修复球上的水溶形变丝之间的相互附着强度，不易受力分离，方便集体打捞；另外，细水浮绒结合水溶形变丝可较好的供水中杂物附着，起到额外的净水作用。

(7)相邻两个水溶形变丝之间的距离大于水溶形变丝的长度，防止相邻水溶形变丝之间相互缠绕打结，相邻两个细水浮绒之间的距离大于细水浮绒的长度，防止相邻细水浮绒之间相互缠绕打结，影响印迹真菌修复球的积聚。

附图说明

图1为本发明的多个印迹真菌修复球变化过程图；

图2为本发明的单个印迹真菌修复球变化过程图；

图3为本发明的插入水溶形变丝时的结构示意图；

图4为图3中A处的结构示意图；

图5为本发明的膨胀球膨胀状态下的结构示意图；

图6为图5中B处的结构示意图；

图7为本发明的印迹真菌修复球吸附铀状态下的结构示意图；

图8为本发明的印迹真菌修复球继续吸附铀状态下的结构示意图；

图9为本发明的印迹真菌修复球呈毛球状态下的结构示意图；

图10为本发明的水溶形变丝的结构示意图。

图中标号说明：

1印迹真菌修复球、2水溶形变丝、3膨胀球、4细水浮绒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

一种基于铀污染水体多向修复处理方法，包括以下步骤：

S1、在经过洗脱后的负载铀酰离子印迹聚合物表面插入多个水溶形变丝2；

S2、将表面插有多个水溶形变丝2的负载铀酰离子印迹聚合物放入干燥设备中进行干燥处理；

S3、出料得到印迹真菌修复球1，将印迹真菌修复球1投放至铀污染水体中；

S4、定期打捞并集中处理。

请参阅图3和图4，它在颗粒状的负载铀酰离子印迹聚合物表面附着水溶形变丝2，印迹真菌修复球1投放于水体中后，请参阅图2、图8和图9，其表面的水溶形变丝2部分与印迹真菌修复球1脱离，在印迹真菌修复球1表面形成一层“丝层”，使得印迹真菌修复球1类似毛球，请参阅图1，多个毛球状的印迹真菌修复球1相互粘附，积聚力更强，便于后续顺利打捞，降低漏捞量，最大程度上避免其对水质造成的不良影响。

负载铀酰离子印迹聚合物采用溶胶-凝胶技术制备而成，溶胶－凝胶法的化学过程首先是将原料分散在溶剂中，然后经过水解反应生成活性单体，活性单体进行聚合，开始成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，经过干燥和热处理制备出纳米粒子和所需要材料，相较于其他的制备方法，采用溶胶-凝胶技术制备而成的负载铀酰离子印迹聚合物性能更加稳定，除铀效果更佳。

S2中，负载铀酰离子印迹聚合物的干燥环境为真空干燥、温度为45℃，且干燥时间为20h，水溶形变丝2的制备原料包括复合型高吸水树脂材料，水溶形变丝2自身具有良好的吸水性能，负载铀酰离子印迹聚合物与水溶形变丝2接触，其自身所含的水分一部分被水溶形变丝2吸收，水溶形变丝2遇水贴合于负载铀酰离子印迹聚合物表面，相对于负载铀酰离子印迹聚合物，水溶形变丝2干燥的速度更快，水溶形变丝2不断被干燥，同时持续吸收负载铀酰离子印迹聚合物中的水分，加快负载铀酰离子印迹聚合物的干燥速度，与现有公开技术中的负载铀酰离子印迹聚合物干燥时间相比，本方案中的负载铀酰离子印迹聚合物干燥时间明显缩短。

需要进一步说明的是，在干燥处理过程中，水溶形变丝2与负载铀酰离子印迹聚合物表面相贴合，在后续投入水中后，水溶形变丝2需要经过短暂的吸水作用以悬浮于水中，此段时间足够印迹真菌修复球1各自分散大范围作用于铀污染水体。

请参阅图3和图4，水溶形变丝2一端开设有空腔，空腔中设有膨胀球3，膨胀球3同样采用印迹真菌材料制作而成，将印迹真菌修复球1投放至铀污染水体中后，膨胀球3与印迹真菌修复球1一样，开始吸附水中的铀，请参阅图7和图8，膨胀球3和印迹真菌修复球1逐渐膨胀，请参阅图5和图6，膨胀的膨胀球3和印迹真菌修复球1相互挤压，由于膨胀球3位于水溶形变丝2的空腔中，其膨胀到一定程度时受到限制，而印迹真菌修复球1的膨胀不受限制，印迹真菌修复球1继续膨胀使得水溶形变丝2端部紧紧位于印迹真菌修复球1内部，不易受力脱落。

请参阅图4，水溶形变丝2靠近膨胀球3的端部为子弹头状，且水溶形变丝2靠近膨胀球3的端部为高分子弹性橡胶，端部为子弹头状的水溶形变丝2使得S1步骤中的插入操作更加顺利。

请参阅图10，水溶形变丝2表面一体化连接有多个细水浮绒4，且多个细水浮绒4均匀密布于水溶形变丝2上，细水浮绒4为倾斜状，且细水浮绒4远离水溶形变丝2的端部朝向印迹真菌修复球1，倾斜状的细水浮绒4可增强相邻印迹真菌修复球1上的水溶形变丝2之间的相互附着强度，不易受力分离，方便集体打捞；另外，细水浮绒4结合水溶形变丝2可较好的供水中杂物附着，起到额外的净水作用。

请参阅图9和图10，相邻两个水溶形变丝2之间的距离大于水溶形变丝2的长度，防止相邻水溶形变丝2之间相互缠绕打结，相邻两个细水浮绒4之间的距离大于细水浮绒4的长度，防止相邻细水浮绒4之间相互缠绕打结，影响印迹真菌修复球1的积聚。

相较于现有公开技术中的印迹真菌材料在修复水体中较为分散，不方便打捞，存在较多漏捞的印迹真菌材料滞留在水体中影响水质的问题，本方案在颗粒状的负载铀酰离子印迹聚合物表面附着水溶形变丝2，印迹真菌修复球1投放于水体中后，其表面的水溶形变丝2部分与印迹真菌修复球1脱离，在印迹真菌修复球1表面形成一层“丝层”，使得印迹真菌修复球1类似毛球，多个毛球状的印迹真菌修复球1相互粘附，积聚力更强，便于后续顺利打捞，降低漏捞量，最大程度上避免其对水质造成的不良影响，另外，细水浮绒4结合水溶形变丝2可较好的供水中杂物附着，起到额外的净水作用，实现多向修复水体，改善水质。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于铀污染水体多向修复处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、在经过洗脱后的负载铀酰离子印迹聚合物表面插入多个水溶形变丝(2)；

S2、将表面插有多个水溶形变丝(2)的负载铀酰离子印迹聚合物放入干燥设备中进行干燥处理；

S3、出料得到印迹真菌修复球(1)，将印迹真菌修复球(1)投放至铀污染水体中；

S4、定期打捞并集中处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于铀污染水体多向修复处理方法，其特征在于：所述负载铀酰离子印迹聚合物采用溶胶-凝胶技术制备而成。

3.根据权利要求1所述的一种基于铀污染水体多向修复处理方法，其特征在于：S2中，所述负载铀酰离子印迹聚合物的干燥环境为真空干燥、温度为45℃，且干燥时间为20h。

4.根据权利要求1所述的一种基于铀污染水体多向修复处理方法，其特征在于：所述水溶形变丝(2)的制备原料包括复合型高吸水树脂材料。

5.根据权利要求4所述的一种基于铀污染水体多向修复处理方法，其特征在于：所述水溶形变丝(2)一端开设有空腔，所述空腔中设有膨胀球(3)。

6.根据权利要求5所述的一种基于铀污染水体多向修复处理方法，其特征在于：所述膨胀球(3)同样采用印迹真菌材料制作而成。

7.根据权利要求5所述的一种基于铀污染水体多向修复处理方法，其特征在于：所述水溶形变丝(2)靠近膨胀球(3)的端部为子弹头状，且水溶形变丝(2)靠近膨胀球(3)的端部为高分子弹性橡胶。

8.根据权利要求5所述的一种基于铀污染水体多向修复处理方法，其特征在于：所述水溶形变丝(2)表面一体化连接有多个细水浮绒(4)，且多个细水浮绒(4)均匀密布于水溶形变丝(2)上。

9.根据权利要求8所述的一种基于铀污染水体多向修复处理方法，其特征在于：所述细水浮绒(4)为倾斜状，且细水浮绒(4)远离水溶形变丝(2)的端部朝向印迹真菌修复球(1)。

10.根据权利要求8所述的一种基于铀污染水体多向修复处理方法，其特征在于：相邻两个所述水溶形变丝(2)之间的距离大于水溶形变丝(2)的长度，相邻两个所述细水浮绒(4)之间的距离大于细水浮绒(4)的长度。