CN112915982B - 一种含钴聚合物铀酰离子吸附剂的合成方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种吸附铀酰离子的含钴聚合物铀酰离子吸附剂的合成方法及其应用。利用5‑氨基间苯二甲酸和双环[2.2.2]辛‑7‑烯‑2,3,5,6‑四羧酸二酐合成了四羧酸配体N,N‑二(3,5一二羧基苯基)双环[[2.2.2]辛烯四甲酸二酰亚胺，将配体与六水合氯化钴分散在N,N‑二甲基甲酰胺、甲醇、超纯水的混合溶液中合成了含钴聚合物铀酰离子吸附剂。含钴聚合物铀酰离子吸附剂去除铀酰离子具有吸附效率高、成本低廉、可重复利用、绿色环保的特点并且合成简单，储存时间长，特异性好，吸附度高，抗干扰性强，是一种快捷高效的吸附铀酰离子的方法，在去除废水体系中铀酰离子中具有广阔的应用前景。

Description

一种含钴聚合物铀酰离子吸附剂的合成方法和应用
技术领域
本发明涉及吸附材料的技术领域，具体涉及一种含钴聚合物铀酰离子吸附剂的合成方法及其在去除废水中铀酰离子污染方面的应用。
背景技术
在过去几十年中，在对化石燃料替代能源的需求日益增长的推动下，核燃料的发展已大大加速。铀是国家核电燃料发展不可或缺的重要资源，我国核电技术现在正不断发展完善，对含铀废水的处理技术也急需更新。因此，开发可靠和有效的方法来处理含铀的废水非常重要。要从废水溶液中去除铀酰离子，可以采用多种方法，例如化学沉淀，膜分离，生物学，溶剂萃取，电化学纯化，反渗透，离子交换等。但是，这些方法大多数耗时，功能有限，并且需要较高的运行成本，后续处理繁琐以及产生二次污染等不同的缺点。吸附法去除水体中的铀酰离子具有操作简便、吸附效率高、成本费用低等优点，一直受到环保工作者的关注。目前许多铀酰离子吸附剂已经被已开发，包括粘土，沸石，金属氧化物，二氧化硅材料，碳材料，离子印迹聚合物，等等。但是，这些材料通常具有活性期短，吸附容量差，抗干扰能力差的缺点。因此，非常需要开发一种价格低廉、吸附性能高、抗干扰能力强的铀酰离子吸附剂。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中铀酰离子吸附材料吸附容量差、合成工艺复杂、合成费用昂贵、回收利用率低下等缺点，以5-氨基间苯二甲酸、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、六水合氯化钴为基础原料，采用溶剂热合成法，合成了一种具有合成工艺简单、吸附效率高、抗干扰能力强、可重复回收利用等优点的含钴聚合物铀酰离子吸附剂并将其应用于去除含铀废水中的铀酰离子。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种含钴聚合物铀酰离子吸附剂的合成方法
a.将N,N-二甲基甲酰胺、甲醇、超纯水按照1:1:1的体积比加入到圆底烧瓶中混合摇匀，溶液保存在氩气氛围下，作为下一步反应的溶剂；
b.将5-氨基间苯二甲酸、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐按照1:2的摩尔质量比加入到带有回流冷凝管装置的两口圆底烧瓶中，密封接口处，氩气保护，将步骤a所述混合溶剂用注射器注入烧瓶，90-150摄氏度下回流12-48h，反应结束后，将体系冷却至室温，向冷却后的溶液中倒入超纯水，并用0.1mol/L的盐酸调节溶液pH值至1.0-4.0得到淡粉色溶液。抽滤，在50-80摄氏度下真空干燥以除去溶剂，得四羧酸配体N,N-二(3,5一二羧基苯基)双环[2.2.2]辛烯四甲酸二酰亚胺；
c.将步骤b中得到的四羧酸配体与六水合氯化钴按照1:2的摩尔质量比溶解在步骤a所述混合溶剂中，以120-150rpm的搅拌速度混合均匀后转移至聚四氟乙烯衬里的密封反应器中，在120-150摄氏度下反应24-72h，将聚四氟乙烯衬里的密封反应器以1摄氏度每分钟的速率冷却至室温。抽滤，得紫色沉淀，用乙醇洗涤该紫色沉淀，在50-80摄氏度下真空干燥以除去溶剂，得含钴聚合物铀酰离子吸附剂。
本发明提供的含钴聚合物铀酰离子吸附剂在吸附铀酰离子中的应用。
方法:将适量含钴聚合物铀酰离子吸附剂加入到含有铀酰离子的废水中，调节pH为3-9，在温度为20-50摄氏度条件下，摇床转速为150rpm，吸附1-3h。
本发明的优点和产生的有益效果：
本发明克服了现有技术中铀酰离子吸附材料吸附能力差，合成工艺复杂，合成成本高，回收利用率低等缺点。利用5-氨基间苯二甲酸、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、六水合氯化钴成功合成了含钴聚合物铀酰离子吸附剂。吸附剂与铀酰离子接触后，羧酸根与钴离子之间的配位键打开，同时羧酸根与铀酰离子进行配位作用，钴离子与铀酰离子发生了配位交换，从而在溶液中将铀酰离子分离并固定在吸附剂上。
本发明合成的含钴聚合物铀酰离子吸附剂合成简单，储存时间长，特异性好，吸附度高，抗干扰性强，是一种快捷高效的吸附废水中铀酰离子的方法。
附图说明
图1为所合成的四羧酸配体N,N-二(3,5一二羧基苯基)双环[2.2.2]辛烯四甲酸二酰亚胺的1H谱
图2为所合成的含钴聚合物铀酰离子吸附剂的扫描电镜图
图3为显色剂2,7-双(2-苯胂酸-1-偶氮)-1,8-二羟基萘-3,6-二磺酸与不同浓度的铀酰离子作用后的的紫外-可见吸收光谱变化
图4为显色剂2,7-双(2-苯胂酸-1-偶氮)-1,8-二羟基萘-3,6-二磺酸与不同浓度的铀酰离子作用后的紫外吸收强度与铀酰离子UO2 2+浓度的线性关系测试体系为100mg/L2,7-双(2-苯胂酸-1-偶氮)-1,8-二羟基萘-3,6-二磺酸，0.1mol/LHNO3，UO2 2+:0.2,0.5,0.8,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,4.0,4.5,5.0mg/L
图5为含钴聚合物铀酰离子吸附剂在不同pH下对铀酰离子吸附效果的影响
图6为含钴聚合物铀酰离子吸附剂在不同温度下对铀酰离子吸附效果的影响
图7为含钴聚合物铀酰离子吸附剂在不同离子强度下对铀酰离子吸附效果的影响。
图8为含钴聚合物铀酰离子吸附剂在不同干扰离子下对铀酰离子吸附效果的影响。
图9为含钴聚合物铀酰离子吸附剂对水中铀酰离子的吸附量与吸附平衡时间的关系图。
图10为重复利用次数对含钴聚合物铀酰离子吸附剂吸附铀酰离子吸附效果的影响。
实施例
实施例1
一种含钴聚合物铀酰离子吸附剂的合成方法如下:
1.合成混合溶剂
将50mLN,N-二甲基甲酰胺、50mL甲醇、50mL超纯水加入到圆底烧瓶中混合摇匀，混合溶液保存在氩气氛围下，作为下一步反应的溶剂；
2.合成四羧酸配体N,N-二(3,5一二羧基苯基)双环[2.2.2]辛烯四甲酸二酰亚胺
向带有回流冷凝管装置的两口圆底烧瓶中加入1.82g 5-氨基间苯二甲酸和1.24g双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐，密封接口处，氩气保护，将上述的混合溶剂用注射器注入烧瓶，搅拌条件下，150摄氏度回流48h，反应结束后，将体系冷却至室温，向冷却后的溶液中倒入超纯水，并用0.1mol/L盐酸调节溶液pH至1.0得到淡粉色溶液。抽滤,在80摄氏度下真空干燥24h以除去溶剂,得四羧酸配体N,N-二(3,5一二羧基苯基)双环[2.2.2]辛烯四甲酸二酰亚胺，该配体化学性质稳定，可长期储存不变质。四羧酸配体合成后用核磁共振波谱仪对该配体进行测试，得到其氢谱图1；
3.合成含钴聚合物铀酰离子吸附剂
将上述步骤中得到的0.057g四羧酸配体N,N-二(3,5一二羧基苯基)双环[2.2.2]辛烯四甲酸二酰亚胺与0.078g六水合氯化钴溶解在混合溶剂中，以150rpm的搅拌速度混合均匀后转移并密封在聚四氟乙烯衬里的密封反应器中，并保持在150摄氏度下反应72h，将聚四氟乙烯衬里的密封反应器以1摄氏度每分钟的速率冷却至室温。抽滤，然后依次用N,N-二甲基甲酰胺，甲醇洗涤5遍沉淀，在80摄氏度下真空干燥24h以除去溶剂，得含钴聚合物铀酰离子吸附剂；
图2为合成的含钴聚合物铀酰离子吸附剂表面电镜图。含钴聚合物铀酰离子吸附剂存在两种形貌，表面圆润的单球体形态和小球团聚的多球聚集形态，直径都为10-15nm。
实施例2
一种含钴聚合物铀酰离子吸附剂的合成方法如下:
1.合成混合溶剂
将40mL N,N-二甲基甲酰胺、40mL甲醇、40mL超纯水加入到圆底烧瓶中混合摇匀，混合溶液保存在氩气氛围下，作为下一步反应的溶剂；
2.合成四羧酸配体N,N-二(3,5一二羧基苯基)双环[2.2.2]辛烯四甲酸二酰亚胺
向带有回流冷凝管装置的两口圆底烧瓶中加入2.7g 5-氨基间苯二甲酸和1.9g双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐，密封接口处，氩气保护，将上述的混合溶剂用注射器注入烧瓶，搅拌条件下，130摄氏度回流36h，反应结束后，将体系冷却至室温，向冷却后的溶液中倒入超纯水，并用0.1mol/L盐酸调节溶液pH至2.0得到淡粉色溶液。抽滤,在70摄氏度下真空干燥24h以除去溶剂,得四羧酸配体N,N-二(3,5一二羧基苯基)双环[2.2.2]辛烯四甲酸二酰亚胺；
3.合成含钴聚合物铀酰离子吸附剂
将上述步骤中得到的0.11g四羧酸配体N,N’-二(3,5一二羧基苯基)双环[2.2.2]辛烯四甲酸二酰亚胺与0.16g六水合氯化钴溶解在混合溶剂中，以140rpm的搅拌速度混合均匀后转移并密封在聚四氟乙烯衬里的密封反应器中，并保持在140摄氏度下反应48h，将聚四氟乙烯衬里的密封反应器以1摄氏度每分钟的速率冷却至室温。抽滤，然后依次用N,N-二甲基甲酰胺，甲醇洗涤5遍沉淀，在70摄氏度下真空干燥24h以除去溶剂，得含钴聚合物铀酰离子吸附剂。
实施例3
一种含钴聚合物铀酰离子吸附剂的合成方法如下:
1.合成混合溶剂
将30mL N,N-二甲基甲酰胺、30mL甲醇、30mL超纯水加入到圆底烧瓶中混合摇匀，混合溶液保存在氩气氛围下，作为下一步反应的溶剂；
2.合成四羧酸配体N,N-二(3,5一二羧基苯基)双环[2.2.2]辛烯四甲酸二酰亚胺
向带有回流冷凝管装置的两口圆底烧瓶中加入3.6g 5-氨基间苯二甲酸和2.5g双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐，密封接口处，氩气保护，将上述的混合溶剂用注射器注入烧瓶，搅拌条件下，110摄氏度回流24h，反应结束后，将体系冷却至室温，向冷却后的溶液中倒入超纯水，并用0.1mol/L盐酸调节溶液pH至3.0得到淡粉色溶液。抽滤,在60摄氏度下真空干燥24h以除去溶剂,得四羧酸配体N,N-二(3,5一二羧基苯基)双环[2.2.2]辛烯四甲酸二酰亚胺；
3.合成含钴聚合物铀酰离子吸附剂
将上述步骤中得到的0.17g四羧酸配体N,N-二(3,5一二羧基苯基)双环[2.2.2]辛烯四甲酸二酰亚胺与0.23g六水合氯化钴混合后溶解在混合溶剂中，以130rpm的搅拌速度混合均匀后转移并密封在聚四氟乙烯衬里的密封反应器中，并保持在130摄氏度下反应36h，将聚四氟乙烯衬里的密封反应器以1摄氏度每分钟的速率冷却至室温。抽滤，然后依次用N,N-二甲基甲酰胺，甲醇洗涤5遍沉淀，在60摄氏度下真空干燥24h以除去溶剂，得含钴聚合物铀酰离子吸附剂。
实施例4
一种含钴聚合物铀酰离子吸附剂的合成方法如下:
1.合成混合溶剂
将20mL N,N-二甲基甲酰胺、20mL甲醇、20mL超纯水加入到圆底烧瓶中混合摇匀，混合溶液保存在氩气氛围下，作为下一步反应的溶剂；
2.合成四羧酸配体N,N-二(3,5一二羧基苯基)双环[2.2.2]辛烯四甲酸二酰亚胺
向带有回流冷凝管装置的两口圆底烧瓶中加入4.5g 5-氨基间苯二甲酸和3.1g双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐，密封接口处，氩气保护，将上述的混合溶剂用注射器注入烧瓶，搅拌条件下，90摄氏度回流12h，反应结束后，将体系冷却至室温，向冷却后的溶液中倒入超纯水，并用0.1mol/L盐酸调节溶液pH至4.0得到淡粉色溶液。抽滤,在50摄氏度下真空干燥24h以除去溶剂,得四羧酸配体N,N-二(3,5一二羧基苯基)双环[2.2.2]辛烯四甲酸二酰亚胺；
3.合成含钴聚合物铀酰离子吸附剂
将上述步骤中得到的0.23g四羧酸配体N,N-二(3,5一二羧基苯基)双环[2.2.2]辛烯四甲酸二酰亚胺与0.31g六水合氯化钴混合后溶解在混合溶剂中，以120rpm的搅拌速度混合均匀后转移并密封在聚四氟乙烯衬里的密封反应器中，并保持在120摄氏度下反应24h，将聚四氟乙烯衬里的密封反应器以0.1摄氏度每分钟的速率冷却至室温。抽滤，然后依次用N,N-二甲基甲酰胺，甲醇洗涤5遍沉淀，在50摄氏度下真空干燥24h以除去溶剂，得含钴聚合物铀酰离子吸附剂。
实施例5
含钴聚合物铀酰离子吸附剂在吸附废水中铀酰离子的应用，方法如下:
1.以本发明的实施例1所合成的含钴聚合物铀酰离子吸附剂为试验样品，进行试验，本应用试验配制质量浓度为500mg/L的铀酰离子水溶液，作为含有铀酰离子的试验废水，试验样品添加量为0.5g/L，用10％质量浓度的氢氧化钠或10％质量浓度的盐酸来调节溶液的pH值，将显色剂2,7-双(2-苯胂酸-1-偶氮)-1,8-二羟基萘-3,6-二磺酸溶于超纯水中作为显色剂溶液；
2.本发明用紫外分光光度法对铀酰离子进行定量分析。取0.5mL质量浓度为500mg/L的显色剂溶液，向其中分别加入1mL质量浓度分别为20,50,80,100,150,200,250,300,350,400,450,500mg/L的铀酰离子溶液，使用0.1mol/L的HNO3溶液将其定容到5mL，孵化1min。孵化完成后，用紫外分光光度计，记录显色剂2,7-双(2-苯胂酸-1-偶氮)-1,8-二羟基萘-3,6-二磺酸及其与铀酰离子反应后生成的蓝色络合物的紫外吸收光谱，结果如图3。随着UO2 2+浓度的增加，显色剂2,7-双(2-苯胂酸-1-偶氮)-1,8-二羟基萘-3,6-二磺酸在530nm处的紫外吸收降低，在652nm处出现新的紫外吸收峰，并且逐渐增强，此外，652nm处的吸收强度与UO2 2+的浓度呈现出了良好的线性关系，其回归方程为y＝0.0320+0.1568×[UO2 2 +],R2＝0.9996，结果如图4。这一结果表明显色剂2,7-双(2-苯胂酸-1-偶氮)-1,8-二羟基萘-3,6-二磺酸可以在紫外-可见吸收模式下对铀酰离子进行定量分析；
通过紫外分光光度法测定废水溶液中铀酰离子浓度，并通过公式1计算吸附度。
Figure BDA0002922836200000061
qe——吸附度，mg/g；
C0——初始溶液铀酰离子浓度，mg/L；
Ce——平衡溶液铀酰离子浓度，mg/L；
V——初始溶液体积，L；
m——含钴聚合物铀酰离子吸附剂质量，mg；
(一)pH对铀酰离子吸附效果的影响
将100mL铀酰离子质量浓度为500mg/L的废水溶液置于250mL的锥形瓶中，调节溶液的pH为3-9，取2mL调节好pH值的废水溶液分别加入1mg实施例1合成的含钴聚合物铀酰离子吸附剂，在20℃下，摇床转速为150r/min下，吸附3h。吸附结束后离心，取1mL上清液，加入0.5mL质量浓度为500mg/L的显色剂溶液进行显色，用0.1mol/L的HNO3溶液定容至5mL，通过紫外分光光度法测定废水溶液中剩余铀酰离子浓度，计算吸附剂的铀酰离子吸附度，结果如图5。随着pH的增加，含钴聚合物铀酰离子吸附剂对铀酰离子的吸附度先增加后减少，在pH＝4时，对铀酰离子的吸附度最高，为873mg.g-1，优选pH＝4。
(二)温度对镍离子吸附效率的影响
将100mL铀酰离子质量浓度为500mg/L的废水溶液置于250mL的锥形瓶中，调节溶液的pH为4，取2mL调节好pH值的废水溶液分别加入1mg实施例1合成的含钴聚合物铀酰离子吸附剂，分别在20,25,30,35,40,45,50℃下，摇床转速为150r/min下，吸附3h。吸附结束后离心，取1mL上清液，加入0.5mL质量浓度为500mg/L的显色剂溶液进行显色，用0.1mol/L的HNO3溶液定容至5mL，通过紫外分光光度法测定废水溶液中剩余铀酰离子浓度，计算吸附剂的铀酰离子吸附度，结果如图6。随着温度的增加，含钴聚合物铀酰离子吸附剂对铀酰离子的吸附度逐渐减少，但依旧保持较高的吸附度，含钴聚合物铀酰离子吸附剂在20℃时达到最高吸附度，对铀酰离子的吸附度最高为857mg.g-1，优选吸附温度为20℃。
(三)离子强度对铀酰离子吸附效果的影响
将100mL铀酰离子质量浓度为500mg/L的废水溶液置于250mL的锥形瓶中，调节溶液的pH为4，调节溶液的离子强度分别为1.00mol/L，0.01mol/L，0.01mol/L,分别取2mL不同离子强度的废水溶液加入1mg实施例1合成的含钴聚合物铀酰离子吸附剂，在20℃，摇床转速为150r/min下，吸附时间为3h。吸附结束后离心，取1mL上清液，加入0.5mL质量浓度为500mg/L的显色剂溶液进行显色，用0.1mol/L的HNO3溶液定容至5mL，通过紫外分光光度法测定废水溶液中剩余铀酰离子浓度，计算吸附剂的铀酰离子吸附度，结果如图7。随着废水溶液中离子强度的增大，吸附剂的吸附性能逐渐降低，在高浓度离子强度的条件下仍保留较高程度的吸附度。
(四)干扰离子对铀酰离子吸附效果的影响
分别将500mg碳酸钠，硫酸钠，氟化钠，氯化钠，硝酸钾，硝酸钙，硝酸铁，硝酸亚铁，硝酸铝溶解于100mL铀酰离子质量浓度为500mg/L的废水溶液中，摇晃均匀至完全溶解，调节溶液的pH值为4,分别取2mL含不同干扰离子的废水溶液加入1mg实施例1合成的含钴聚合物铀酰离子吸附剂，在20℃，摇床转速为150r/min下，吸附时间为3h。吸附结束后离心，取1mL上清液，加入0.5mL质量浓度为500mg/L的显色剂溶液进行显色，用0.1mol/L的HNO3溶液定容至5mL，通过紫外分光光度法测定废水溶液中剩余铀酰离子浓度，计算吸附剂的铀酰离子吸附度，结果如图8。干扰离子的加入降低了吸附剂的吸附效果，其中Al3+，F-，CO3 2-的干扰比较严重，会导致吸附剂的吸附性能急剧降低。在Cl-，Ca2+，SO4 2-,Fe3+,Fe2+干扰条件下，吸附剂依旧保持较高的铀酰离子吸附度。
(五)吸附时间对铀酰离子吸附度的影响
将100mL铀酰离子质量浓度为500mg/L的废水溶液置于250mL的锥形瓶中，调节溶液的pH值为4，，取2mL废水溶液加入1mg实施例1合成的含钴聚合物铀酰离子吸附剂，在20℃，摇床转速为150r/min下，吸附时间分别为5,10,15,20,25,30,35,40,60,90,120,150min。吸附结束后离心，取1mL上清液，加入0.5mL质量浓度为500mg/L的显色剂溶液进行显色，用0.1mol/L的HNO3溶液定容至5mL，通过紫外分光光度法测定废水溶液中剩余铀酰离子浓度，计算吸附剂的铀酰离子吸附度，结果如图9。随着吸附时间的增加，吸附度逐渐提高，含钴聚合物铀酰离子吸附剂在吸附时间5min至40min的区间内，吸附度增加最快，之后增加较慢，吸附时间为120min达到最高吸附度835mg.g-1
(六)重复利用次数
将100mL铀酰离子质量浓度为500mg/L的废水溶液置于250mL的锥形瓶中，调节溶液的pH值为4，取2mL废水溶液加入1mg实施例1合成的含钴聚合物铀酰离子吸附剂，在20℃，摇床转速为150r/min下，吸附时间3h。吸附结束后离心，取1mL上清液，加入0.5mL质量浓度为500mg/L的显色剂溶液进行显色，用0.1mol/L的HNO3溶液定容至5mL，通过紫外分光光度法测定废水溶液中剩余铀酰离子浓度，计算吸附剂的铀酰离子吸附度。
吸附后的含钴聚合物铀酰离子吸附剂可经0.3mol/L的Na2CO3溶液洗脱吸附的铀酰离子，实现再生，经Na2CO3洗脱后的的含钴聚合物铀酰离子吸附剂用超纯水冲洗5-6次后烘干。再将烘干后的的含钴聚合物铀酰离子吸附剂在相同的条件下吸附。重复吸附5次，结果如图10。在随着重复利用次数的增加，含钴聚合物铀酰离子吸附剂的吸附度下降，在重复5次之后仍能够保持621mg.g-1的吸附度。

Claims (2)

1.一种含钴聚合物铀酰离子吸附剂的合成方法，其步骤是：
a.将N,N-二甲基甲酰胺、甲醇、超纯水按照1:1:1的体积比加入到圆底烧瓶中混合摇匀，溶液保存在氩气氛围下，作为下一步反应的溶剂；
b.将5-氨基间苯二甲酸、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐按照1:2的摩尔比加入到带有回流冷凝管装置的两口圆底烧瓶中，密封接口处，氩气保护，将步骤a所述混合溶剂用注射器注入烧瓶，90-150摄氏度下回流12-48h，反应结束后，将体系冷却至室温，向冷却后的溶液中倒入超纯水，并用0.1mol/L的盐酸调节溶液pH值至1.0-4.0得到淡粉色溶液。抽滤，在50-80摄氏度下真空干燥以除去溶剂，得四羧酸配体N,N-二(3,5一二羧基苯基)双环[2.2.2]辛烯四甲酸二酰亚胺；
c.将步骤b中得到的四羧酸配体N,N-二(3,5一二羧基苯基)双环[2.2.2]辛烯四甲酸二酰亚胺与六水合氯化钴按照1:2的摩尔比溶解在步骤a所述混合溶剂中，以120-150rpm的搅拌速度混合均匀后转移至聚四氟乙烯衬里的密封反应器中，在120-150摄氏度下反应24-72h，将聚四氟乙烯衬里的密封反应器以1摄氏度每分钟的速率冷却至室温。抽滤，得紫色沉淀，用乙醇洗涤该紫色沉淀，在50-80摄氏度下真空干燥以除去溶剂，得含钴聚合物铀酰离子吸附剂。
2.用权利要求1所述的含钴聚合物铀酰离子吸附剂的合成方法合成的含钴聚合物铀酰离子吸附剂在吸附废水中铀酰离子的应用，其步骤是：
a.将显色剂2,7-双(2-苯胂酸-1-偶氮)-1,8-二羟基萘-3,6-二磺酸溶于超纯水中，用紫外分光光度计测定显色剂溶液的吸收光谱，经测定，显色剂2,7-双(2-苯胂酸-1-偶氮)-1,8-二羟基萘-3,6-二磺酸的紫外吸收最大波长为530nm；取0.5mL显色剂溶液向其中加入1mL质量浓度为500mg/L的铀酰离子溶液，使用0.1mol/L的HNO3溶液将其定容到5mL，1分钟后，生成蓝色络合物，用紫外分光光度计测定生成蓝色络合物紫外吸收最大波长为652nm；
b.取0.5mL步骤a合成的显色剂溶液，向其中分别加入1mL质量浓度分别为20,50,80,100,150,200,250,300,350,400,450,500mg/L的铀酰离子溶液，使用0.1mol/L的HNO3溶液将其定容到5mL，1分钟后，生成蓝色络合物，用紫外分光光度计，记录各个溶液在652nm处的紫外吸收强度。随着铀酰离子浓度的升高，显色剂与铀酰离子生成的蓝色络合物在652nm处的紫外吸收强度也逐渐升高，使用显色剂2,7-双(2-苯胂酸-1-偶氮)-1,8-二羟基萘-3,6-二磺酸可以在紫外-可见吸收模式下对铀酰离子进行定量分析，根据铀酰离子的浓度和紫外吸收光谱的强度建立标准曲线，其方程为y＝0.0320+0.1568×[UO2 2+],R2＝0.9996；
c.将权利要求1所述含钴聚合物铀酰离子吸附剂加入到含有铀酰离子的废水中，调节pH为3-9，在温度为20-50℃，摇床转速为150rpm条件下，吸附1-3h，吸附完成后，使用离心机将废水溶液离心，得到上层清液；取1mL上层清液，向其中加入0.5mL步骤a配置的显色剂溶液，使用0.1mol/L的HNO3溶液将其定容到5mL，观察其颜色变化，用紫外分光光度计检测，记录其在652nm处的紫外吸强度，根据线性方程计算废水中的剩余的铀酰离子含量，并计算含钴聚合物铀酰离子吸附剂的吸附量；
d.步骤c中所述含有铀酰离子的废水，为铀酰离子质量浓度500mg/L的UO2(NO3)2·6H2O溶液；
e.步骤c中含钴聚合物铀酰离子吸附剂与废水按质量比为1:2000。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113372567B (zh) * 2021-07-05 2022-11-08 南昌大学 一种基于萘酰亚胺基连接剂的金属有机框架的合成方法及对铀酰离子的吸附应用

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62136242A (ja) * 1985-12-11 1987-06-19 Kanebo Ltd ウラン吸着剤
EP0340975A1 (en) * 1988-04-28 1989-11-08 Sumitomo Chemical Company, Limited Ethylene copolymers as sorbers of metallic ions from solutions
WO2001072849A1 (fr) * 2000-03-28 2001-10-04 Commissariat A L'energie Atomique Derives de per(3,6-anhydro) cyclodextrines, leur preparation et leur utilisation pour separer des ions
CN104628789A (zh) * 2015-01-26 2015-05-20 郑州轻工业学院 具有广谱气体吸附性能的微孔钴配位聚合物及其制备方法
CN108404888A (zh) * 2018-05-02 2018-08-17 中国科学院上海应用物理研究所 一种吸附铀酰离子的方法
CN108654564A (zh) * 2018-05-14 2018-10-16 聊城大学 一种配位聚合物多孔材料的制备方法及其应用
CN109012626A (zh) * 2018-08-03 2018-12-18 中国科学院上海应用物理研究所 一种提高铀酰离子选择性吸附效率的方法
CN110523396A (zh) * 2019-09-10 2019-12-03 兰州大学 一种铀分离方法及铀吸附材料

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62136242A (ja) * 1985-12-11 1987-06-19 Kanebo Ltd ウラン吸着剤
EP0340975A1 (en) * 1988-04-28 1989-11-08 Sumitomo Chemical Company, Limited Ethylene copolymers as sorbers of metallic ions from solutions
WO2001072849A1 (fr) * 2000-03-28 2001-10-04 Commissariat A L'energie Atomique Derives de per(3,6-anhydro) cyclodextrines, leur preparation et leur utilisation pour separer des ions
CN104628789A (zh) * 2015-01-26 2015-05-20 郑州轻工业学院 具有广谱气体吸附性能的微孔钴配位聚合物及其制备方法
CN108404888A (zh) * 2018-05-02 2018-08-17 中国科学院上海应用物理研究所 一种吸附铀酰离子的方法
CN108654564A (zh) * 2018-05-14 2018-10-16 聊城大学 一种配位聚合物多孔材料的制备方法及其应用
CN109012626A (zh) * 2018-08-03 2018-12-18 中国科学院上海应用物理研究所 一种提高铀酰离子选择性吸附效率的方法
CN110523396A (zh) * 2019-09-10 2019-12-03 兰州大学 一种铀分离方法及铀吸附材料

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Synthesis and uranyl ion adsorption study of cross-linked";Elchin AKPEROV et al.;《Turk J Chem》;20100101;第34卷(第1期);第99-108页 *
"铁基磁性材料的制备及其铀吸附性能研究";魏金伯;《万方数据库》;20160505;B014-104 *
高分子铀吸附材料的研究进展;朱宁波等;《高分子通报》(第09期);第90-102页 *

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