CN113578278A - 一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113578278A
CN113578278A CN202110872777.7A CN202110872777A CN113578278A CN 113578278 A CN113578278 A CN 113578278A CN 202110872777 A CN202110872777 A CN 202110872777A CN 113578278 A CN113578278 A CN 113578278A
Authority
CN
China
Prior art keywords
feather
feather fiber
amidoxime group
adsorbing material
functionalized
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.)
Pending
Application number
CN202110872777.7A
Other languages
English (en)
Inventor
强涛涛
蒲亚东
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.)
Shaanxi University of Science and Technology
Original Assignee
Shaanxi University of Science and 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 Shaanxi University of Science and Technology filed Critical Shaanxi University of Science and Technology
Priority to CN202110872777.7A priority Critical patent/CN113578278A/zh
Publication of CN113578278A publication Critical patent/CN113578278A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
    • 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
    • C02F1/286—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using natural organic sorbents or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B60/00—Obtaining metals of atomic number 87 or higher, i.e. radioactive metals
    • C22B60/02—Obtaining thorium, uranium, or other actinides
    • C22B60/0204—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium
    • C22B60/0217—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes
    • C22B60/0252—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes treatment or purification of solutions or of liquors or of slurries
    • C22B60/0265—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes treatment or purification of solutions or of liquors or of slurries extraction by solid resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/006—Wet processes
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料及其制备方法和应用，属于海水提铀吸附材料制备技术领域。所述制备方法以羽毛纤维为基体材料，先对羽毛纤维进行氰基的接枝改性，然后在羟胺作用下将氰基改性为偕胺肟基，制得偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料。本发明通过工艺成本低廉的制备方法，制得了吸附性能高、选择性高且应用方法简单的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料。因此，所述偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料能够应用于海水提铀吸附材料。

Description

一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于海水提铀吸附材料制备技术领域，涉及一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料及其制备方法和应用。
背景技术
传统的煤炭、石油等化石燃料在近代人类的能源消费结构中占据主导地位，但化石燃料的形成需要经过漫长的炭化过程，是不可再生能源，供应量随着时间的推移日益减少，对未来的能源安全造成威胁。同时化石燃料燃烧会产生温室气体、污染环境，因此，世界各国均在积极发展新型能源。核能作为一种成熟的技术，能够提供大量的电能而不产生温室气体，是相对清洁的新型能源。所以合理高效地利用核能发电对于促进经济的快速稳定发展和保护环境有着重要的战略意义。核电事业的发展意味着对铀资源的大量需求，铀是核燃料的关键元素，铀矿的开采和回收对许多国家的能源安全至关重要。截至目前，已探明的陆地铀矿总产量不超过500万吨，不能为人类生产活动提供长久的核能源，但是，海水中大约存在着45亿吨铀，理论上可以为世界上提供上千年的核能源。因此，海水提铀成为了人们关注的问题。但是由于海水中铀的含量仅为3.3ppb，且具有大量竞争离子，这对海水提铀技术带来了极大的挑战。
经过半个多世纪的对海水提铀的研究，目前已经有很多方法被应用于从溶液或海水中提取铀，包括光催化、电化学、膜分离、化学沉淀、溶剂萃取、离子交换以及吸附分离等。在这些方法中，吸附法是相对简单、成本更低、可行性最高的方法之一。目前有关海水提铀吸附材料的制备一方面是材料制备工艺复杂，原料价格高，实际应用操作困难，吸附效率低，选择性低。因此设计一条制备简单、成本低、利于工业化生产的绿色化路线制备出具有高吸附性能、高选择性能、应用操作简单的海水提铀材料具有十分重要的实用价值和研究意义。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料及其制备方法和应用。本发明通过工艺成本低廉的制备方法，制得了吸附性能高、选择性高且应用方法简单的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料的制备方法，以羽毛纤维为基体材料，先对羽毛纤维进行氰基的接枝改性，然后在羟胺作用下将氰基改性为偕胺肟基，制得偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料。
优选地，所述制备方法具体包括以下步骤：
将羽毛纤维浸泡于Na2CO3溶液中，进行羽毛纤维表面所含羟基的去质子化；继续加入丙烯腈进行接枝改性反应，反应结束后先除去未反应的丙烯腈、然后水洗干燥，得到丙烯腈功能化羽毛纤维；将所得丙烯腈功能化羽毛纤维加入羟胺溶液中进行羟胺作用，使丙烯腈功能化羽毛纤维上的氰基与羟胺反应得到偕胺肟基，然后对反应后的羽毛纤维产物进行清洗、干燥，得到偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料。
进一步优选地，羽毛纤维、丙烯腈和羟胺溶液的反应用料比为5g：5～10mL：100～200mL。
其中，进一步优选地，羟胺溶液中盐酸羟胺、Na2CO3与甲醇水溶液按照9g:7g:100～200mL的比例配制得到；其中，甲醇水溶液中甲醇：水的体积比为1：7～1：3。
进一步优选地，Na2CO3溶液浓度为5～20wt％；浸泡时间为15～30分钟。
优选地，接枝改性的反应温度为30～50℃；反应时间为2～4h。
优选地，羟胺作用的反应温度为60～80℃；反应时间为3～7h。
本发明公开了采用上述制备方法制得的一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料。
本发明公开了上述一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料作为海水提铀吸附材料的应用。
优选地，将所述偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料用防羽布封装好后，抛洒于海平面上，实现在海水的浮力、潮汐和洋流作用下自行吸附海水中的放射性元素铀。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料的制备方法，该制备方法以是以废弃羽毛纤维为基材，以偕胺肟基为活性基团，通过“两步法”制备偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料。其中，羽毛纤维是一种天然生物质材料，废弃的羽毛纤维不仅对造成生物质资源的浪费同时也会造成环境污染。本发明通过对羽毛纤维进行接枝修饰，基于羽毛纤维是由角蛋白纤维构成，角蛋白分子内具有大量的氨基和羟基而进行接枝改性，具体通过两步法对废弃羽毛纤维进行偕胺肟基功能化接枝改性。第一步以氰基为接枝基团，第二步在羟胺作用下将氰基改性为偕胺肟基。整个制备过程在简单的加热条件下。因此，本发明所述制备方法具有原料成本低、制备条件温和的优点。有效解决了现有技术中有关海水提铀吸附材料制备工艺复杂，原料价格高的技术难题。
本发明提供一种上述制备方法制备得到偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料，所述偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料是一种稳定性良好、吸附容量大、选择性高的偕胺肟基功能化羽毛纤维。经相关实验检测可知，本发明所得偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料对铀表现出了优异的吸附性能。有效改善了现有关于海水提铀吸附材料吸附效率低、选择性低的性能不足。
本发明公开了上述偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料作为海水提铀吸附材料的应用。本发明所述偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料能够在实际海水中对放射性元素铀进行高效的吸附回收，因此能够在实际海水中进行海水提铀研究，对实现海水提取铀的工业化生产中具有巨大的应用价值。
综上所述，与现有海水提铀吸附材料的制备和应用方法相比，本发明的优点如下：
1)将废弃羽毛纤维合理的制备成高性能海水提铀吸附材料，实现了废弃生物质资源的再利用，不但降低了生物质资源的浪费，并且还制成了具有高附加值的吸附材料。
2)本发明以废弃羽毛纤维为原料，通过简单的两步法制备了偕胺肟基功能化吸附材料，制备过程简单，原料价格更低，使该方法在实现工业化应用具有更大的潜力。
3)本发明所制备得到的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料在实际海水中的应用和回收操作更加简单，海水提铀过程的操作成本更降低，从材料的制备工艺到应用的总成本更加接近于陆地提铀成本。
附图说明
图1为实施例1合成偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料样品的SEM图；
图2为实施例1合成偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料样品的FT-IR谱图；
图3为实施例1合成偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料样品在不同pH条件下的吸附效果图；
图4为实例1合成的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料样品在不同铀浓度下对铀的吸附效果图；
图5为实施例1合成偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料样品在实际海水中对铀的吸附效果图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明公开了一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料，在偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料表面含有大量偕胺肟基，对溶液中的放射性元素铀具有高效的吸附能力，能够应用作为海水提铀吸附材料，对海水中放射性元素铀的吸附回收，该应用的主要方案是将制备好的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料用防羽布封装好后，抛洒于海平面上，使其在海水的浮力、潮汐和洋流作用下自行吸附海水中的放射性元素铀。
上述偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料的制备方法是以废弃羽毛纤维为基体材料，第一步以氰基为接枝基团，第二步在羟胺作用下将氰基改性为偕胺肟基，即可获得偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料。该方法的具体工艺步骤和条件如下：
1)取5g清洗后的羽毛纤维加入到浓度为5～20wt％的Na2CO3溶液中浸泡15-30分钟，以暴露羽毛纤维表面的羟基，并且羟基在OH-离子的作用下去质子化。
2)然后再加入5～10mL丙烯腈，在30～50℃条件下反应2～4h。反应结束后先用的乙醇除去未反应的丙烯腈。然后进行水洗，并在40℃下干燥至恒重，得到丙烯腈功能化羽毛纤维。
3)将得到的丙烯腈功能化羽毛纤维加入到100～200mL羟胺溶液中，在60～80℃恒温下反应3～7h。然后用甲醇溶液对反应后的羽毛纤维产物进行清洗3～5次，最后在40℃条件下干燥至恒重，得到偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料。其中，所述羟胺溶液为盐酸羟胺、Na2CO3与甲醇水溶液比例为9g:7g:100～200mL的混合液；甲醇水溶液中甲醇：水的比例为1：7～1：3。
下面结合附图1～附图5，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。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的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，实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
实施例1
一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料的制备方法如下：
首先将废弃羽毛纤维分拣除去杂物，然后1:40的水对羽毛纤维进行初步水洗，水洗后加入脱脂剂，对羽毛纤维进行脱脂处理，将脱脂后的羽毛纤维利用再次进行三次水洗，以除去羽毛纤维上残留的脱脂剂。将清洗后的5g羽毛纤维和100mL碳酸钠溶液(w/w＝10％)加入到250mL烧瓶中，在常温下浸泡15min，以暴露羽毛纤维中的活性羟基并在碱性条件下去质子化。然后加入10mL丙烯腈，在40℃条件下反应3h。然后用体积百分数为50％的乙醇水溶液除去未反应的丙烯腈，最后将得到的羽毛纤维进行水洗，并在40℃下干燥至恒重，得到氰基功能化羽毛纤维。将5g氰基功能化羽毛纤维加入到160mL羟胺溶液中(9g盐酸羟胺和7gNa2CO3溶于160mL甲醇水溶液中，甲醇水溶液中甲醇：水的体积比为1：7)，在75℃恒温下反应4h。然后用甲醇溶液对反应后的羽毛纤维进行清洗3-5次，最后在40℃条件下干燥至恒重，得到偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料。
实施例2
一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料的制备方法如下：
首先将废弃羽毛纤维分拣除去杂物，然后1:40的水对羽毛纤维进行初步水洗，水洗后加入脱脂剂，对羽毛纤维进行脱脂处理，将脱脂后的羽毛纤维利用再次进行三次水洗，以除去羽毛纤维上残留的脱脂剂。将清洗后的5g羽毛纤维和100mL碳酸钠溶液(w/w＝5％)加入到250mL烧瓶中，在常温下浸泡30min，以暴露羽毛纤维中的活性羟基并在碱性条件下去去质子化。然后加入5mL丙烯腈，在50℃条件下反应2h。然后用体积百分数为50％的乙醇水溶液除去未反应的丙烯腈，最后将得到的羽毛纤维进行水洗，并在40℃下干燥至恒重，得到氰基功能化羽毛纤维。将5g氰基功能化羽毛纤维加入到100mL羟胺溶液中(9g盐酸羟胺和7gNa2CO3溶于100mL甲醇水溶液中，甲醇水溶液中甲醇：水的体积比为1：3)，在60℃恒温下反应7h。然后用甲醇溶液对反应后的羽毛纤维进行清洗3-5次，最后在40℃条件下干燥至恒重，得到偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料。
实施例3
一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料的制备方法如下：
首先将废弃羽毛纤维分拣除去杂物，然后1:40的水对羽毛纤维进行初步水洗，水洗后加入脱脂剂，对羽毛纤维进行脱脂处理，将脱脂后的羽毛纤维利用再次进行三次水洗，以除去羽毛纤维上残留的脱脂剂。将清洗后的5g羽毛纤维和100mL碳酸钠溶液(w/w＝20％)加入到250mL烧瓶中，在常温下浸泡20min，以暴露羽毛纤维中的活性羟基并在碱性条件下去去质子化。然后加入8mL丙烯腈，在30℃条件下反应4h。然后用体积百分数为50％的乙醇水溶液除去未反应的丙烯腈，最后将得到的羽毛纤维进行水洗，并在40℃下干燥至恒重，得到氰基功能化羽毛纤维。将5g氰基功能化羽毛纤维加入到200mL羟胺溶液中(9g盐酸羟胺和7gNa2CO3溶于200mL甲醇水溶液中，甲醇水溶液中甲醇：水的体积比为1：5)，在80℃恒温下反应3h。然后用甲醇溶液对反应后的羽毛纤维进行清洗3-5次，最后在40℃条件下干燥至恒重，得到偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料。
实施例4
一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料的制备方法如下：
首先将废弃羽毛纤维分拣除去杂物，然后1:40的水对羽毛纤维进行初步水洗，水洗后加入脱脂剂，对羽毛纤维进行脱脂处理，将脱脂后的羽毛纤维利用再次进行三次水洗，以除去羽毛纤维上残留的脱脂剂。将清洗后的5g羽毛纤维和100mL碳酸钠溶液(w/w＝5％)加入到250mL烧瓶中，在常温下浸泡15min，以暴露羽毛纤维中的活性羟基并在碱性条件下去去质子化。然后加入5mL丙烯腈，在30℃条件下反应2h。然后用体积百分数为50％的乙醇水溶液除去未反应的丙烯腈，最后将得到的羽毛纤维进行水洗，并在40℃下干燥至恒重，得到氰基功能化羽毛纤维。将5g氰基功能化羽毛纤维加入到100mL羟胺溶液中(9g盐酸羟胺和7gNa2CO3溶于100mL甲醇水溶液中，甲醇水溶液中甲醇：水的体积比为1：7)，在60℃恒温下反应3h。然后用甲醇溶液对反应后的羽毛纤维进行清洗3-5次，最后在40℃条件下干燥至恒重，得到偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料
实施例5
一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料的制备方法如下：
首先将废弃羽毛纤维分拣除去杂物，然后1:40的水对羽毛纤维进行初步水洗，水洗后加入脱脂剂，对羽毛纤维进行脱脂处理，将脱脂后的羽毛纤维利用再次进行三次水洗，以除去羽毛纤维上残留的脱脂剂。将清洗后的5g羽毛纤维和100mL碳酸钠溶液(w/w＝20％)加入到250mL烧瓶中，在常温下浸泡30min，以暴露羽毛纤维中的活性羟基并在碱性条件下去去质子化。然后加入10mL丙烯腈，在50℃条件下反应4h。然后用体积百分数为50％的乙醇水溶液除去未反应的丙烯腈，最后将得到的羽毛纤维进行水洗，并在40℃下干燥至恒重，得到氰基功能化羽毛纤维。将5g氰基功能化羽毛纤维加入到200mL羟胺溶液中(9g盐酸羟胺和7g Na2CO3溶于200mL甲醇水溶液中，甲醇水溶液中甲醇：水的体积比为1：3)，在80℃恒温下反应7h。然后用甲醇溶液对反应后的羽毛纤维进行清洗3-5次，最后在40℃条件下干燥至恒重，得到偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料。
需要说明的是，上述实施例1-5都对合成的偕胺肟基功能化羽毛纤维材料样品进行了SEM、FT-IR分析，结果显示，上述各实施例合成的偕胺肟基功能化羽毛纤维材料样品都成功接枝了偕胺肟基。
除此之外，对本发明制备得到的偕胺肟基功能化羽毛纤维材料进行了对铀的吸附实验:
1)对本发明上述实施例1合成的偕胺肟基功能化羽毛纤维材料进行了对铀的吸附实验，结果如下：
称取实施例1合成的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料10mg，吸附pH＝3的1L8mg/L的铀溶液24h，铀的吸附容量为17.28mg/g。
称取实施例1合成的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料10mg，吸附pH＝4的1L8mg/L的铀溶液24h，铀的吸附容量为146.73mg/g。
称取实施例1合成的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料10mg，吸附pH＝5的1L8mg/L的铀溶液24h，铀的吸附容量为243.52mg/g。
称取实施例1合成的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料10mg，吸附pH＝6的1L8mg/L的铀溶液24h，铀的吸附容量为410.77mg/g。
称取实施例1合成的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料10mg，吸附pH＝7的1L8mg/L的铀溶液24h，铀的吸附容量为612.68mg/g。
称取实施例1合成的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料10mg，吸附pH＝8的1L8mg/L的铀溶液24h，铀的吸附容量为593.32mg/g。
称取实施例1合成的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料10mg，吸附pH＝9的1L8mg/L的铀溶液24h，铀的吸附容量为284.87mg/g。
称取实施例2合成的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料10mg，吸附pH＝7的1L8mg/L的铀溶液24h，铀的吸附容量为587.63mg/g。
称取实施例3合成的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料10mg，吸附pH＝7的1L8mg/L的铀溶液24h，铀的吸附容量为594.71mg/g。
称取实施例4合成的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料10mg，吸附pH＝7的1L8mg/L的铀溶液24h，铀的吸附容量为579.46mg/g。
称取实施例5合成的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料10mg，吸附pH＝7的1L8mg/L的铀溶液24h，铀的吸附容量为601.54mg/g。
2)本发明还利用合成的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料在不同初始铀浓度条件下的铀进行吸附实验，具体如下：
称取实施例1合成的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料10mg，吸附pH＝7的1L4mg/L的铀溶液24h，铀的吸附容量为349.97mg/g。
称取实施例1合成的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料10mg，吸附pH＝7的1L2mg/L的铀溶液24h，铀的吸附容量为203.56mg/g。
3)本发明还利用合成的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料在实际海水中进行对铀的吸附实验，具体如下：
将实施例1合成的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料用防羽布封装好后，抛洒于实际海水中，定时取样进行检测偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料所吸附的铀含量，结果如附图5所示，经过30天吸附后，最大吸附容量可达到7.73mg/g。
对比例
对比样为清洗干净后，经过脱脂处理的羽毛纤维，不进行后续改性处理。
取该对比样10mg，吸附pH＝7的1L 8mg/L的铀溶液24h，铀的吸附容量为21.22mg/g。
综上所述，本发明公开了一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料及其制备方法和应用，属于海水提铀吸附材料制备技术领域。该制备方法以废弃羽毛纤维为基材，以偕胺肟基为活性基团，通过“两步法”制备偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料，并利用制备的偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料应用于海水中对放射性元素铀进行吸附回收。本发明的制备方法以废弃羽毛纤维为原料，第一步以氰基为接枝基团，第二步在羟胺作用下将氰基改性为偕胺肟基。整个制备过程在简单的加热条件下，通过两步法制备高选择性、高吸附性能的海水提铀吸附材料，此方案不但制备了对海水中的铀具有良好的吸附性能的吸附材料，而且还是一种合理利用废弃羽毛纤维降低生物质资源的浪费的方案。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料的制备方法，其特征在于，以羽毛纤维为基体材料，先对羽毛纤维进行氰基的接枝改性，然后在羟胺作用下将氰基改性为偕胺肟基，制得偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料。
2.根据权利要求1所述的一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
将羽毛纤维浸泡于Na2CO3溶液中，进行羽毛纤维表面所含羟基的去质子化；继续加入丙烯腈进行接枝改性反应，反应结束后先除去未反应的丙烯腈、然后水洗干燥，得到丙烯腈功能化羽毛纤维；将所得丙烯腈功能化羽毛纤维加入羟胺溶液中进行羟胺作用，使丙烯腈功能化羽毛纤维上的氰基与羟胺反应得到偕胺肟基，然后对反应后的羽毛纤维产物进行清洗、干燥，得到偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料。
3.根据权利要求2所述的一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料的制备方法，其特征在于，羽毛纤维、丙烯腈和羟胺溶液的反应用料比为5g：5～10mL：100～200mL。
4.根据权利要求3所述的一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料的制备方法，其特征在于，羟胺溶液中盐酸羟胺、Na2CO3与甲醇水溶液按照9g:7g:100～200mL的比例配制得到；
其中，甲醇水溶液中甲醇：水的体积比为1：7～1：3。
5.根据权利要求2所述的一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料的制备方法，其特征在于，Na2CO3溶液浓度为5～20wt％；浸泡时间为15～30分钟。
6.根据权利要求1所述的一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料的制备方法，其特征在于，接枝改性的反应温度为30～50℃；反应时间为2～4h。
7.根据权利要求1所述的一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料的制备方法，其特征在于，羟胺作用的反应温度为60～80℃；反应时间为3～7h。
8.采用权利要求1～7任意一项所述制备方法制得的一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料。
9.权利要求8所述一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料作为海水提铀吸附材料的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，将所述偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料用防羽布封装好后，抛洒于海平面上，实现在海水的浮力、潮汐和洋流作用下自行吸附海水中的放射性元素铀。
CN202110872777.7A 2021-07-30 2021-07-30 一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料及其制备方法和应用 Pending CN113578278A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110872777.7A CN113578278A (zh) 2021-07-30 2021-07-30 一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110872777.7A CN113578278A (zh) 2021-07-30 2021-07-30 一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113578278A true CN113578278A (zh) 2021-11-02

Family

ID=78252756

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110872777.7A Pending CN113578278A (zh) 2021-07-30 2021-07-30 一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113578278A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115532239A (zh) * 2022-10-11 2022-12-30 陕西科技大学 一种磷酸酯基功能化羽毛纤维吸附材料及其制备方法和应用
CN115532236A (zh) * 2022-10-25 2022-12-30 陕西科技大学 一种Cu2O复合偕胺肟基吸附材料的制备方法和应用

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2275088Y (zh) * 1996-10-19 1998-02-25 胡祖华 吸油包
US20130168322A1 (en) * 2010-09-14 2013-07-04 Kaneka Corporation Amidoxime-modified polyacrylonitrile porous body
CN103223332A (zh) * 2013-04-15 2013-07-31 河海大学 一种含偕胺肟基的改性硅胶吸附剂及其制备方法
CN103721684A (zh) * 2013-12-25 2014-04-16 中国科学院化学研究所 一种动物毛发接枝聚丙烯基胺肟纤维材料及制备方法
CN107081134A (zh) * 2016-02-15 2017-08-22 河海大学 一种改性头发角蛋白吸附剂及其制备方法与应用
US20170361304A1 (en) * 2016-06-16 2017-12-21 Ut-Battelle, Llc Amidoxime-functionalized materials and their use in extracting metal ions from liquid solutions
CN110180506A (zh) * 2019-05-27 2019-08-30 西北师范大学 一种以羽毛纤维键接埃洛石纳米管吸附材料的制备方法
CN112892490A (zh) * 2021-01-12 2021-06-04 浙江理工大学 一种纤维素基偕胺肟化海水提铀吸附微球的制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2275088Y (zh) * 1996-10-19 1998-02-25 胡祖华 吸油包
US20130168322A1 (en) * 2010-09-14 2013-07-04 Kaneka Corporation Amidoxime-modified polyacrylonitrile porous body
CN103223332A (zh) * 2013-04-15 2013-07-31 河海大学 一种含偕胺肟基的改性硅胶吸附剂及其制备方法
CN103721684A (zh) * 2013-12-25 2014-04-16 中国科学院化学研究所 一种动物毛发接枝聚丙烯基胺肟纤维材料及制备方法
CN107081134A (zh) * 2016-02-15 2017-08-22 河海大学 一种改性头发角蛋白吸附剂及其制备方法与应用
US20170361304A1 (en) * 2016-06-16 2017-12-21 Ut-Battelle, Llc Amidoxime-functionalized materials and their use in extracting metal ions from liquid solutions
CN110180506A (zh) * 2019-05-27 2019-08-30 西北师范大学 一种以羽毛纤维键接埃洛石纳米管吸附材料的制备方法
CN112892490A (zh) * 2021-01-12 2021-06-04 浙江理工大学 一种纤维素基偕胺肟化海水提铀吸附微球的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHI-CHENG LIU等: ""Amidoximated cellulose microspheres synthesized via homogenous reactions for High-Performance extraction of uranium from seawater"", 《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》 *
孙平: ""生物质废弃物羽毛的改性及应用研究"", 《中国博士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115532239A (zh) * 2022-10-11 2022-12-30 陕西科技大学 一种磷酸酯基功能化羽毛纤维吸附材料及其制备方法和应用
CN115532236A (zh) * 2022-10-25 2022-12-30 陕西科技大学 一种Cu2O复合偕胺肟基吸附材料的制备方法和应用
JP7486222B2 (ja) 2022-10-25 2024-05-17 陝西科技大学 Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法及びその応用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113578278A (zh) 一种偕胺肟基功能化羽毛纤维吸附材料及其制备方法和应用
CN112441659B (zh) 一种利用多级介孔生物炭材料激活过硫酸盐降解处理有机污染物的方法
CN101670266A (zh) 一种磁性纳米吸附材料去除废水中阳离子有机染料的方法
CN106512974A (zh) 一种活性炭的再生方法
KR101725459B1 (ko) 해조류 유래의 유기황화합물의 흡착제거용 바이오차 및 이의 제조방법
CN113499754B (zh) 一种基于煤矸石和粉煤灰的复合吸附材料及其制备工艺
CN107029791B (zh) 一种芬顿催化剂及其制备方法、在木质纤维素预处理中的应用
CN107913681A (zh) 一种秸秆纤维复合吸附材料及其制备方法
CN101337731B (zh) 一种生物吸附剂去除工业废水中镉的方法
CN107176649B (zh) 一种载铁铜大孔树脂分离废水中2-萘磺酸的方法
CN102125820A (zh) 以稻壳为模板和硅源的染料介孔吸附剂及其制备方法
WO2021121213A1 (zh) 利用风力发电-海水提铀的耦合装置进行提铀的方法
CN112473626A (zh) 用于废水处理的纤维素基复合吸附剂
CN102489265A (zh) 一种用于吸附石油类污染物的丝瓜络及其改性产物
CN203212538U (zh) 一种沼气分离净化装置
CN108311133B (zh) 一种生物柴油合成固体碱催化剂的制备方法
CN103113947A (zh) 一种沼气分离净化装置及其碱法吸收co2净化沼气的方法
CN113231038B (zh) 一种可编织型的海水提铀吸附材料及其柔性调控制备方法
CN103212376A (zh) 吸附重金属离子的纳米CuS嫁接改性竹粉的制备方法
CN111871367B (zh) 一种用于染色废水处理的灯心草磁性粉体及其制备方法和应用
CN115532239A (zh) 一种磷酸酯基功能化羽毛纤维吸附材料及其制备方法和应用
CN106345440A (zh) 一种再生活性炭的方法
CN108686628B (zh) 一种油水分离用废纸基可回收气凝胶的制备方法
CN101716496A (zh) 用koh表面改性处理生物质环境吸附材料的方法
CN110548493A (zh) 咪唑离子液体改性的脱墨废报纸基吸附剂及其制备方法

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