CN111153466A

CN111153466A - 一种利用离子交换树脂处理含铀废水的方法

Info

Publication number: CN111153466A
Application number: CN202010026649.6A
Authority: CN
Inventors: 刘付平; 花榕; 柳和生; 李阳; 刘恒; 张峰; 蔡佳玲; 吴金虎; 何非凡; 刘伟刚; 李嘉辉; 张雨
Original assignee: East China Institute of Technology
Current assignee: East China Institute of Technology
Priority date: 2020-01-10
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2020-05-15
Anticipated expiration: 2040-01-10
Also published as: CN111153466B

Abstract

本发明涉及废水处理技术领域，提供了一种利用离子交换树脂处理含铀废水的方法，包括以下步骤：本发明将离子交换树脂预处理后转型成硫酸型树脂，然后和含铀废水混合进行吸附；本发明所述的离子交换树脂为丙烯酸系阴离子交换树脂，包括树脂骨架和连接在骨架上的功能基团，其中树脂骨架为丙烯酸‑二乙烯苯骨架，所述功能基团具有式I所示结构，功能基团中的‑NH‑和骨架中的羧基形成酰胺键。本发明利用离子交换树脂吸附废水中的铀离子，所用树脂吸附容量大、富集倍数高、选择性高，能够有效的从含铀废水中回收铀离子，具有广阔的应用前景。

Description

一种利用离子交换树脂处理含铀废水的方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及一种利用离子交换树脂处理含铀废水的方法。

背景技术

随着核工业的发展，不可避免地会产生大量的含铀废水。含铀废水具有一定的化学毒性和长期的放射性危害，对人类健康及生态环境都会造成不利的影响，与此同时，铀作为核能开发利用的主要燃料，直接排放也会造成巨大的浪费。因此如何运用简单可靠的办法从含铀废水中分离回收U(VI)，对人类健康及环境保护均具有重要意义。废水中U(VI)的去除方法有电解法、化学沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法等多种方法。

对于大量的低浓度含铀废水，选择吸附法更为经济有效。树脂是本领域中常用的吸附材料，但是目前将树脂应用于含铀废水的处理中，存在树脂的吸附容量小、处理效果不好的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种利用离子交换树脂处理含铀废水的方法。本发明提供的方法对含铀废水的处理效果好，树脂的吸附容量大、富集倍数高、选择性高，能够有效的从含铀废水中回收铀。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种利用离子交换树脂处理含铀废水的方法，包括以下步骤：

(1)提供丙烯酸系阴离子交换树脂，所述丙烯酸系阴离子交换树脂包括树脂骨架和连接在树脂骨架上的功能基团；所述树脂骨架为丙烯酸-二乙烯苯骨架，所述功能基团具有式I所示结构：

式I，其中-NH-和树脂骨架中的羧基形成酰胺键；

(2)将所述丙烯酸系阴离子交换树脂进行预处理，然后转型成硫酸型树脂；

(3)将所述硫酸型树脂和含铀废水混合进行吸附。

优选的，所述含铀废水的浓度为50～300mg/L，pH值为3～8；所述含铀废水中的铀为正六价铀；所述硫酸型树脂和含铀废水的用量比为1g：1000mL。

优选的，所述吸附的时间为10～20h。

优选的，所述预处理包括以下步骤：将丙烯酸系离子交换树脂用水清洗后在氢氧化钠溶液中浸泡，然后用水清洗至pH值为8.0～9.0，之后再在硝酸溶液中浸泡，然后用水清洗至pH值为5.0～6.0。

优选的，吸附完成后，还包括对吸附后的树脂进行解吸；所述解吸用解吸液为氯化钠和硫酸的混合液。

优选的，所述混合液中氯化钠的浓度为0.5～1mol/L，硫酸的浓度为0.5～1mol/L。

优选的，所述丙烯酸系阴离子交换树脂的比表面积为5.1～5.8m2/g，孔体积为0.02～0.05mL/g，平均孔径为1.85nm。

优选的，所述丙烯酸系阴离子交换树脂的制备方法包括以下步骤：

将丙烯酸-二乙烯苯骨架白球、二乙烯三胺和溶剂混合进行酰胺化反应，得到产物料液；

将产物料液用丙酮进行提取，将丙酮相和氯甲烷混合进行甲基化反应，得到丙烯酸系阴离子交换树脂。

优选的，所述酰胺化反应的温度为120℃，时间为6h。

优选的，所述甲基化反应的温度为25～30℃，时间为6h。

本发明提供了一种利用离子交换树脂处理含铀废水的方法，包括以下步骤：本发明将离子交换树脂预处理后转型成硫酸型树脂，然后和含铀废水混合进行吸附；本发明所述的离子交换树脂为丙烯酸系阴离子交换树脂，包括树脂骨架和连接在树脂骨架上的功能基团，其中树脂骨架为丙烯酸-二乙烯苯骨架，所述功能基团具有式I所示结构，功能基团中的-NH-和树脂骨架中的羧基形成酰胺键。本发明利用离子交换树脂吸附废水中的铀离子，所用树脂吸附容量大、富集倍数高、选择性高，对含铀废水的处理效果高好，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为实施例1中三种树脂的溶胀性质比较结果图；

图2为实施例2中pH值对SLX-D11离子交换树脂吸附U(VI)的影响曲线；

图3为实施例3中吸附时间对SLX-D11离子交换树脂吸附U(VI)的影响曲线；

图4为实施例3中一级动力学和二级动力学模型拟合曲线；

图5为实施例4中U(VI)初始质量浓度对SLX-D11离子交换树脂吸附U(VI)的影响曲线；

图6为实施例5中温度对SLX-D11离子交换树脂吸附U(VI)的影响曲线；

图7为实施例7中的Thomas模型拟合穿透曲线；

图8为实施例7中SLX-D11离子交换树脂的解吸曲线；

图9为实施例8中SLX-D11离子交换树脂吸附前后的SEM和EDS图；

图10为实施例8中SLX-D11离子交换树脂吸附前后的FTIR图。

具体实施方式

本发明提供了一种利用离子交换树脂处理含铀废水的方法，包括以下步骤：

(1)提供丙烯酸系阴离子交换树脂；

(2)将所述丙烯酸系阴离子交换树脂离子交换树脂进行预处理，然后转型成硫酸型树脂；

(3)将所述硫酸型树脂和含铀废水混合进行吸附。

本发明首先提供丙烯酸系阴离子交换树脂。在本发明中，所述丙烯酸系阴离子交换树脂包括树脂骨架和连接在树脂骨架上的功能基团；所述树脂骨架为丙烯酸-二乙烯苯骨架，所述功能基团具有式I所示结构：

其中-NH-和树脂骨架中的羧基形成酰胺键。

在本发明中，所述丙烯酸系阴离子交换树脂的交联度优选为6～9，更优选为8～9，树脂中功能基团的含量优选为1～3mmol/mL，更优选为2～3mmol/mL。

在本发明中，所述丙烯酸系阴离子交换树脂的比表面积优选为5.1～5.8m²/g，孔体积优选为0.02～0.05mL/g，平均孔径优选为1.85nm。本发明所述丙烯酸系阴离子交换树脂具有较大的比表面积和孔体积，较大的比表面积不仅有助于快速的吸附，而且可以使大量的吸附位点暴露，有助于提高官能团的可用性。

在本发明中，所述丙烯酸系阴离子交换树脂的制备方法包括以下步骤：

在本发明中，所述丙烯酸-二乙烯苯骨架白球优选通过以下步骤制备：

将氯化钠溶液和羧甲基纤维素混合，得到水相；

将引发剂、二乙烯苯、致孔剂和丙烯酸混合，得到油相；

将所述油相加入水相中进行悬浮聚合，得到丙烯酸-二乙烯苯骨架白球。

本发明将氯化钠溶液和羧甲基纤维素混合，得到水相。在本发明中，所述氯化钠溶液的浓度优选为1～2mol/L；所述氯化钠溶液和羧甲基纤维素的用量比为100mL：1g。

本发明将引发剂、二乙烯苯、致孔剂和丙烯酸混合，得到油相。在本发明中，所述引发剂优选包括过氧化苯甲酰(BPO)和/或2-乙基己酸，更优选为过氧化苯甲酰；所述致孔剂优选包括聚乙二醇、200#汽油、液体石蜡和甲苯中的一种或几种，更优选为甲苯；所述二乙烯苯起到交联剂的作用；在本发明的具体实施例中，优选使用质量浓度为55％的二乙烯苯为原料；所述引发剂、质量浓度为55％的二乙烯苯、致孔剂和丙烯酸的质量比优选为0.5:5～6:20～25:40。

得到水相和油相后，本发明将所述油相加入水相中进行悬浮聚合，得到丙烯酸-二乙烯苯骨架白球。在本发明中，所述悬浮聚合的温度优选为75～85℃，时间优选为10～12h。

在本发明中，所述悬浮聚合过程中发生的反应如式II所示：

悬浮聚合完成后，本发明将所得产物料液依次进行过滤、水洗、风干和筛分，得到球形产物，即为所述丙烯酸-二乙烯苯骨架白球。在本发明中，所述筛分优选为过30目筛和40目筛，取30目筛和40目筛的筛间物。

得到丙烯酸-二乙烯苯骨架白球后，本发明将丙烯酸-二乙烯苯骨架白球、二乙烯三胺和溶剂混合进行酰胺化反应，得到产物料液。在本发明中，所述溶剂优选为醇类溶液或苯类溶剂，更优选为异丙醇、正丁醇、甲苯、二甲苯或三甲苯；所述二乙烯三胺的摩尔量优选为丙烯酸-二乙烯苯骨架白球上羧基摩尔量的2倍；本发明对所述溶剂的用量没有特殊要求，能够使反应顺利进行即可；本发明优选先将丙烯酸-二乙烯苯骨架白球在溶剂中溶胀，然后再加入二乙烯三胺；所述酰胺化反应的温度优选为120℃，时间优选为6h。

酰胺化反应完成后，本发明将所得产物料液用丙酮进行提取，将丙酮相和氯甲烷混合进行甲基化反应，得到丙烯酸系阴离子交换树脂。在本发明中，所述提取优选为：将产物料液和丙酮混合搅拌，静置分层后将油状物分离，反复进行多次，直至将油状物完全去除。在本发明中，所述氯甲烷和二乙烯三胺的摩尔比优选为5.5～6:1；所述甲基化反应的温度优选为25～30℃，时间优选为6h，所述甲基化反应的pH值优选为12；本发明优选使用碳酸钠溶液将体系的pH值调节至12，然后再进行甲基化反应。

在本发明中，所述酰胺化反应和甲基化反应的反应式如式III所示：

甲基化反应完成后，本发明优选将所得产物料液过滤，然后使用无水乙醇和去离子水反复清洗固体产物，然后进行真空干燥，即得到所述丙烯酸系阴离子交换树脂，记为SLX-D11离子交换树脂。

得到上述离子交换树脂后，本发明将离子交换树脂进行预处理，然后转型成硫酸型树脂。在本发明中，所述预处理优选为：将离子交换树脂用水清洗后在氢氧化钠溶液中浸泡，然后用水清洗至pH值为8.0～9.0，之后再在硝酸溶液中浸泡，然后用水清洗至pH值为5.0～6.0；所述氢氧化钠溶液的浓度优选为0.5～1mol/L，在氢氧化钠溶液中浸泡的时间优选为4～8h，更优选为5～7h；所述硝酸溶液的浓度优选为0.5～1mol/L，在硝酸溶液中浸泡的时间优选为4～8h，更优选为5～7h。本发明利用氢氧化钠溶液去除合成过程中未聚合的低聚物有机物，利用硝酸溶液去除体系中的无机杂质；本发明通过预处理使树脂进行反复的膨胀收缩，起到活化树脂的作用。

本发明优选使用1mol/L的硫酸溶液将预处理后的树脂转型为硫酸型树脂；本发明对转型的具体操作方法没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的方法即可。

得到硫酸型树脂后，本发明将所述硫酸型树脂和含铀废水混合进行吸附。在本发明中，所述含铀废水的浓度优选为50～300g/L，更优选为250mg/L；所述含铀废水的pH值优选为3～8，更优选为5；所述含铀废水中铀优选为正六价铀(U(VI))，优选以铀酰离子(UO₂ ²⁺)的形式存在；在本发明的具体实施例中，优选使用NH₃·H₂O溶液或HNO₃溶液调节含铀废水的pH至3～8，然后再进行吸附，所述硫酸型树脂和含铀废水的用量比优选为1g：1000mL，所述硫酸型树脂的量以干树脂的质量计；所述吸附的时间优选为10～20h，更优选为15h，所述吸附的温度优选为20～40℃，更优选为30～40℃。在吸附过程中，酰胺基团和铀酰离子发生鳌合作用，氨基与铀酰离子结合发生离子交换作用，从而实现铀的吸附。

吸附完成后，本发明优选对吸附后的树脂进行解吸；所述解吸用解吸液优选为氯化钠和硫酸的混合液；所述混合液中氯化钠的浓度优选为0.5mol/L，硫酸的浓度优选为0.5mol/L。本发明对解吸过程的操作方法没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的方法即可，解吸后，可以得到高浓度的含铀溶液，从而实现铀的富集和回收。

下面结合实施例对本发明提供的方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

在500mL三口瓶中加入100mL1mol/L的氯化钠溶液，并在氯化钠溶液中加入1g羧甲基纤维素，然后向三口瓶中加入由过氧化苯甲酰(BPO)0.5g、55wt％的二乙烯苯6g、甲苯20g以及丙烯酸40g组成的油相进行悬浮聚合，聚合反应温度为85℃，反应时间12h，反应结束后，过滤、水洗、风干、筛分得球形产物，即为丙烯酸-二乙烯苯骨架白球。

将丙烯酸-二乙烯苯骨架白球在正丁醇中溶胀，加入过量二乙烯三胺(二乙烯三胺摩尔量为白球上羧基摩尔量两倍)，在120℃下反应6h。反应结束后用丙酮洗涤至无油状有机物，再加入氯甲烷(氯甲烷摩尔量为二乙烯三胺的5.5倍)，并用碳酸钠溶液调节pH值至12进行甲基化反应，反应温度为25℃，时间为6h，反应结束后过滤，用无水乙醇和去离子水反复清洗固体产物，然后进行真空干燥，得到丙烯酸系阴离子交换树脂，记为SLX-D11离子交换树脂。

树脂性能检测：

(1)溶胀性质

测试SLX-D11离子交换树脂的溶胀性质，并与传统商业树脂U18J和732进行比较，具体方法为：将树脂在去离子水中溶胀12h，检测三种树脂的干堆积密度、湿堆积密度和溶胀率，所得结果如图1所示。

根据图1可以看出，与另外两种树脂相比SLX-D11几乎没有溶胀；就干堆积密度而言，SLX-D11与U18J和732相比并无明显差异，但是较大的湿堆积密度意味着相同体积的柱床可以填充更多的SLX-D11。因此，SLX-D11在溶胀性质方面优于两种传统商业树脂。

(2)孔结构检测

通过BET分析SLX-D11与传统商业树脂U18J和732的孔结构信息，所得结果如表1所示：

表1三种树脂的孔隙结构

根据表1可以看出，SLX-D11的比表面积和孔体积明显大于商业树脂。较大的比表面积不仅有助于快速的吸附动力学，而且可以使大量的吸附位点暴露，这有助于提高官能团的可用性。平均孔径为1.85nm，与较大的比表面积和孔体积相比，表明SLX-D11是一种中空多孔结构的微孔材料。

实施例2

取实施例1制备的SLX-D11离子交换树脂装入烧杯中，用去离子水反复洗涤，直至流出水溶液澄清；先用1mol/L的氢氧化钠溶液浸泡8h，用清水洗到pH为9.0；再用1mol/L的硝酸浸泡8h，用清水洗到pH为5.0；处理后的树脂湿法装柱，用1mol/L的硫酸将树脂转型成硫酸型。将预处理好的树脂滤干、称重、量体积，折算为干树脂质量，为后续实验备用。

称量0.02g转型后的硫酸型SLX-D11离子交换树脂，加入到20mL50mg/L的硝酸铀酰溶液(以下简称U(VI)溶液)中，用NH₃·H₂O溶液或HNO₃溶液调节U(VI)溶液的pH值分别为2、3、4、5、6、7、8、9、10，在室温下振荡24h，离心，取定量滤液用分光光度法测定吸光度并计算吸附后溶液的质量浓度，然后根据以下公式计算吸附容量：

式(1)中，q_e为吸附容量(mg/g)；ρ₀、ρ_e分别为吸附前后U(VI)的质量浓度(mg/L)；V为溶液体积(mL)；M为吸附剂用量(g)。

以U(VI)溶液pH值为横坐标，吸附容量为纵坐标作图，所得结果如图2所示；由图2可知，溶液pH值对树脂吸附U(VI)的影响比较显著，pH在3.0～8.0之间，树脂对U(VI)的吸附效果均较好，吸附容量达到30mg/g以上，并且在pH为5.0时吸附容量达到最大。当pH<5.0时，树脂的吸附容量随pH值的上升而增大，是因为强酸性条件下，SLX-D11离子交换树脂上的胺基易被质子化，吸附U(VI)的官能团含量降低，导致U(VI)吸附容量降低。当pH>5.0时，吸附容量又随pH值的上升而减小，可能是铀酰离子的沉淀造成的。

实施例3

称量0.02g转型后的硫酸型SLX-D11离子交换树脂(转型方法和实施例2一致)，加入到20mL50mg/L的U(VI)溶液中，调节U(VI)溶液的pH值为5，检测不同吸附时间下树脂对U(VI)的吸附容量。

以吸附时间为横坐标，吸附容量为纵坐标作图，所得结果如图3所示；从图中可以看出SLX-D11离子交换树树脂的吸附容量随着吸附时间的增加而增大，在900min(15h)时吸附达到平衡，吸附容量趋于稳定。当吸附时间大于15h后，树脂的功能基团活性位点已基本被占据，树脂吸附容量不会发生明显的变化。

通过准一级动力学方程和准二级动力学方程来描述吸附过程，其对应的表达式如下：

ln(q_θ-q_t)-lnq_θ-k₁t (2)

式中：q_e为吸附平衡时的吸附容量(mg/g)；q_t为t时刻的吸附容量(mg/g)；k₁为准一级动力学速率常数；k₂为准二级动力学速率常数。

准一级动力学和准二级动力学的拟合曲线如图4所示，根据图4可以看出，准二级动力学模型(R₂ ²＝0.992)拟合效果更好，表明该吸附过程更符合准二级动力学模型，吸附过程以化学吸附为主。

实施例4

称取0.02g(干重)转型(转型方法和实施例2一致)后的SLX-D11离子交换树脂于样品瓶中，加入不同初始质量浓度的U(VI)溶液20mL(pH＝5.0)。在室温下振荡吸15h，测定吸附后的U(VI)质量浓度，根据U(VI)初始质量浓度与吸附容量作图，结果如图5所示；由图5可知，树脂的吸附容量随U(VI)初始质量浓度的升高而增大，当初始质量浓度为250mg/L时，吸附达到饱和，吸附容量趋于稳定，此时SLX-D11离子交换树脂对U(VI)的吸附容量为175.21mg/g。

SLX-D11离子交换树脂与其他吸附U(Ⅵ)的树脂性能比较如表2所示。

表2与其他吸附U(Ⅵ)的树脂性能比较

根据表2可以看出，不管是传统的商业树脂201×7、D354FD、UA2100，还是目前铀矿工业中应用广泛的D231树脂或其他树脂，SLX-D11离子交换树脂与之相比都表现出更加优异的吸附性能，这归因于SLX-D11离子交换树脂较大的比表面积和较低的溶胀率。

实施例5

称取4份0.02g(干重)SLX-D11离子交换树脂于样品瓶，分别加入20mLpH为5.0，U(VI)初始质量浓度为50mg/L的U(VI)溶液，探究温度对树脂吸附的影响。由于树脂在高温下易失活，因此，该实验温度选择在298.15K、303.15K、308.15K、313.15K下进行，振荡15h，用分光光度法测定吸附后的U(VI)质量浓度，实验结果如图6所示。

从图6中可以看出，在298.15K～313.15K(20～40℃)范围内，SLX-D11离子交换树脂对U(VI)均有较高的吸附容量，且随着温度的升高，SLX-D11离子交换树脂对U(VI)的吸附容量逐渐上升，这表明升温有利于SLX-D11离子交换树脂对U(VI)的吸附。

实施例6

Cl^-、SO₄ ^2-、Fe³⁺是废水中常见的干扰离子，本实施例考察在不同浓度的Cl^-、SO₄ ^2-、Fe³⁺存在下对SLX-D11离子交换树脂吸附U(VI)的影响，具体步骤如下：

控制U(VI)溶液中Cl^-、SO₄ ^2-、Fe³⁺的浓度分别为0mol/L、0.01mol/L、0.05mol/L、0.1mol/L，其中U(VI)初始质量浓度均为50mg/L；称取0.02g(干重)SLX-D11离子交换树脂于样品瓶，分别加入20mL上述U(VI)溶液，震荡至吸附平衡，测试U(VI)的吸附容量，所得结果如表4所示。

表4干扰离子对SLX-D11吸附U(VI)的影响

根据表4可以看出，随着Cl^-浓度的增加，SLX-D11离子交换树脂对U(VI)的吸附容量有所降低，不仅是由于Cl^-的存在会与硝酸铀酰配合阴离子竞争吸附，而且由于Cl^-与UO₂ ²⁺也能发生配合作用，会影响硝酸铀酰配合阴离子的形成及其稳定性；随着SO₄ ^2-浓度的增加，SLX-D11离子交换树脂对U(VI)的吸附容量有所上升，这是由于SO₄ ² _-和UO₂ ²⁺发生配合作用，更有利于树脂对U(VI)的吸附；随着Fe³⁺浓度的增加，SLX-D11离子交换树脂对U(VI)的吸附容量有略微下降，是由于Fe³⁺与NO₃ ^-形成配合物从而竞争树脂上的吸附位点造成的。当干扰离子浓度低于0.05mol/L时，吸附容量不会受到太大的影响，表明SLX-D11离子交换树脂对U(VI)具有较高的选择性。

实施例7

通过柱实验测定SLX-D11离子交换树脂在交换柱中提取U(VI)的性能，步骤如下：

先将一定量的玻璃纤维装填在U型交换柱底部以便控制流速，取2g转型后的树脂(转型方法和实施例2一致)，湿法装入U型交换柱。将配置好的250mg/L的U(VI)溶液以0.3mL/min速度流经交换柱，测定吸附后的流出液U(VI)质量浓度。当流出液中U(VI)质量浓度与流进溶液相等时，该离子交换树脂床达到饱和。

树脂床吸附达到饱和后，选用0.5mol/LNaCl和0.5mol/LH₂SO₄混合溶液作解吸液进行解吸，解吸步骤同吸附操作，每2mL收集一次解吸流出液，测量U(VI)的质量浓度。

以ρ_e/ρ₀为纵坐标，以流出液体积为纵坐标，并用Thomas模型拟合穿透曲线，所得结果如图7所示，其中ρ_e为吸附后U(VI)的的质量浓度，ρ₀为吸附前U(VI)的的质量浓度，流出液体积以柱床体积(BV)的倍数计。

从图7中可以看出，吸附曲线为“S”型，表明该柱实验系统运行良好。流出液体积达到95个床体积(BV)时为穿透点，然后穿透曲线开始陡峭上升，表明SLX-D11离子交换树脂具有优异的扩散和离子交换速度。当流出液体积达215个床体积(BV)时，吸附达到饱和，穿透曲线趋近于平衡。此时，饱穿比(饱和点与穿透点体积之比)为2.26接近于2。此外，Thomas模型可用于拟合穿透曲线，计算得出相关系数R₂＝0.993，Thomas模型拟合吸附容量为187.80mg/g，接近于静态实验中观察到的值。并且，根据质量平衡计算，实际吸附容量为182.30mg/g，实际值和估计值非常接近，表明实验结果真实有效。

对吸附达到吸附饱和后的交换柱树脂床，用解吸液进行解吸，监测每次流出液中U(VI)质量浓度，最后绘制解吸曲线如图8所示。根据图8可以看出，解吸流出液在5个床体积时含U(VI)量最高，随着解吸液体积的增加解吸流出液中U(VI)含量逐渐降低，28BV时解吸基本完成，说明本发明通过解吸能够有效的实现铀的富集。

实施例8

称量0.02g转型后的硫酸型SLX-D11离子交换树脂(转型方法和实施例2一致)，加入到20mL50mg/L的U(VI)溶液中，调节U(VI)溶液的pH值为5，振荡至吸附平衡。

通过SEM-EDS对吸附前后的SLX-D11离子交换树脂进行表征，结果如图9所示，其中(a)为吸附前SLX-D11离子交换树脂的SEM图，(b)为吸附后SLX-D11离子交换树脂的SEM图，(c)为吸附前SLX-D11离子交换树脂的EDS图，(d)吸附后SLX-D11离子交换树脂的EDS图。

从图9中(a)可以发现，在吸附前的SLX-D11表面粗糙，均匀分布着许多大小相近的孔隙，这种结构为吸附U(VI)提供了更多的活性位点，使更多的功能基团暴露，从而增强了SLX-D11对U(VI)的吸附能力。图9中(b)显示SLX-D11吸附U(VI)后表面变得更加粗糙，且出现了层状的褶皱结构，这说明有U(VI)沉积在SLX-D11表面，表明SLX-D11具有对U(VI)的吸附能力。EDS分析也能和SEM结论相吻合，如图9中(c)吸附前SLX-D11的元素组成主要有C、N、O，可以形成酰胺基和氨基等功能基团，从而对U(VI)展现出吸附能力；根据图9中(d)可以看出，图中新出现了U元素的峰，且U元素原子百分比达到0.15％，说明酰胺基和氨基功能基团与U(VI)发生作用，从而使U(VI)成功吸附在SLX-D11上。

SLX-D11离子交换树脂吸附U(VI)前后的FTIR谱图如图10所示，根据图10可以看出，吸附前，3441cm^-1处为N-H键伸缩振动峰，1635cm^-1和1593cm^-1处为C＝O键的弯曲振动峰，1344cm^-1处为C-N键伸缩振动峰，表明成功的将功能基团接枝到树脂上。吸附后3441cm^-1处的N-H键伸缩振动峰位移到3464cm^-1处，且在3424cm^-1处出现了氢键的振动峰；位于1635cm^-1和1593cm^-1处的C＝O键的弯曲振动峰位移到1650cm^-1处，同时位于1344cm^-1处的C-N键伸缩振动峰位移到1384cm^-1处且峰强度有所减弱，表明SLX-D11对U(VI)的吸附主要是酰胺基团的鳌合作用和氨基与铀酰离子结合发生离子交换作用。在波数为1108cm^-1的位置出现了新的[O＝U＝O]²⁺吸收峰，表明U(VI)成功吸附在SLX-D11离子交换树脂上。此结果与SEM-EDS分析所得结果相符。

由以上实施例可以看出，本发明提供的方法使用丙烯酸系阴离子交换树脂SLX-D11对含铀废水进行处理，能够对废水中的U(VI)进行有效吸附，树脂的吸附容量高，选择性高，废水的处理效果好，具有广阔的应用前景。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种利用离子交换树脂处理含铀废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：

其中-NH-和树脂骨架中的羧基形成酰胺键；

(3)将所述硫酸型树脂和含铀废水混合进行吸附。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含铀废水的浓度为50～300mg/L，pH值为3～8；所述含铀废水中的铀为正六价铀；所述硫酸型树脂和含铀废水的用量比为1g：1000mL。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸附的时间为10～20h。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预处理包括以下步骤：将丙烯酸系离子交换树脂用水清洗后在氢氧化钠溶液中浸泡，然后用水清洗至pH值为8.0～9.0，之后再在硝酸溶液中浸泡，然后用水清洗至pH值为5.0～6.0。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，吸附完成后，还包括对吸附后的树脂进行解吸；所述解吸用解吸液为氯化钠和硫酸的混合液。

6.根据根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述混合液中氯化钠的浓度为0.5～1mol/L，硫酸的浓度为0.5～1mol/L。

7.根据根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述丙烯酸系阴离子交换树脂的比表面积为5.1～5.8m²/g，孔体积为0.02～0.05mL/g，平均孔径为1.85nm。

8.根据根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述丙烯酸系阴离子交换树脂的制备方法包括以下步骤：

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述酰胺化反应的温度为120℃，时间为6h。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述甲基化反应的温度为25～30℃，时间为6h。