CN114836982B - 一种具有分级纳米结构的纤维制备方法及其在铀酰离子吸附方法中的应用 - Google Patents

一种具有分级纳米结构的纤维制备方法及其在铀酰离子吸附方法中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有分级纳米结构的纤维制备方法及其在铀酰离子吸附方法中的应用，通过静电纺丝将高分子制备成纳米纤维毡；再用接枝聚合将功能单体接枝在高分子纳米纤维主链上；最后通过偕胺肟化功能改性，将材料中的功能单体转化为偕胺肟基，得到具有分级纳米结构的偕胺肟基高分子静电纺纳米纤维毡。本发明方法简单，成本低廉，工艺可控，且制备的材料具有分级纳米结构，大比表面积和高孔隙率的优点。直径尺寸在纳米的纤维吸附时可以暴露更多的吸附位点，并且本发明通过接枝降低了高分子链之间的自由体积，使其形成致密的三维网络结构，在吸附时充分发挥了空间协同的作用，提高偕胺肟基与铀的亲和力，实现了材料的高官能团利用率和吸附容量。

Description

一种具有分级纳米结构的纤维制备方法及其在铀酰离子吸附 方法中的应用
技术领域
本发明涉及一种纳米纤维材料的制备方法及其应用，所制备的高分子材料应用于核素的吸附分离应用技术领域。
背景技术
核技术已经成熟，它能够以较低的温室气体排放量发电。根据计算，目前陆地上的铀矿资源不足以供人类使用100年。幸运的是，海洋是铀的巨大资源宝库，约储藏有45亿吨，几乎可实现铀的无限量供应。此外，发展海水提铀或盐湖卤水提铀和中低放废水提铀的回收技术，对于缓解市场供给压力、稳定铀价格也具有非同寻常的意义。然而，对于海水提铀不仅需要针对极低的铀浓度(～3.3ppb)、巨大的共存离子、周围微生物和高盐度，还需要面对高度多变的海洋气候和洋流。所以海水提铀也被认为是改变世界的七个分离方法之一。经过50多年的研究，不论在低浓度海水还是高浓度的铀矿废液等铀溶液中，吸附已被确定为是海水提铀最具潜力的方法，所以开发经济、高效的提铀技术具有重要的意义。
吸附官能团已经研究了几十年，其中偕胺肟基在200多种有机官能团聚合物材料中被选为最有前途的铀配体。对于偕胺肟基吸附材料，首先出现的是偕胺肟基吸附树脂。但其颗粒状或粉末状不利于收集和再利用，严重影响了实用性。随后，接枝丙烯腈再改性得到的偕胺肟基纤维因其连续的形态、较高的力学性、丰富的吸附位点、部署方便和易回收等优点而受到广泛研究。目前，研究人员已经通过辐射诱导接枝聚合技术、原子转移自由基聚合技术或直接在聚丙烯腈纤维上进行偕胺肟反应制备了多种偕胺肟基纤维，例如由橡树岭国家实验室制备的丙烯腈接枝率为595％-2,818％偕胺肟基聚乙烯纤维，最高吸附容量达到3.02mg-U/g-ads。还有研究的“AI”和“AF”系列吸附剂，丙烯腈接枝率为110％-300％(最高吸附容量3.35mg-U/g-ads)和154％-354％(最高吸附容量3.9mg-U/g-ads)和丙烯腈接枝率为1,390％的聚(氯乙烯)-共氯化聚(氯乙烯)纤维(最高吸附容量5.22mg-U/g-ads)。上述经典偕胺肟基吸附剂的结果表明，高接枝率并没有赋予高吸附容量。所以目前吸附剂面临的挑战是需要大大提高偕胺肟基吸附材料的官能团利用率，同时还需要具备多次重复使用性，吸附效率高和吸附容量大等特点，这成为目前和未来研发和突破的重点。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种具有分级纳米结构的纤维制备方法及其在铀酰离子吸附方法中的应用，所制备的材料能够最大限度的暴露吸附位点，同时，通过接枝技术，降低了分子链之间的自由体积，形成致密的三维网络结构，充分发挥了空间协同作用，有利于提高材料对铀的亲和力，提高材料的官能团利用率和吸附容量，解决近几十年来吸附铀用偕胺肟基吸附材料官能团利用率低的问题。
为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：
一种具有分级纳米结构的纤维制备方法，其包括下述步骤：
步骤(1)：将高分子材料溶解在溶剂中，搅拌至均一透明的高分子前驱体溶液，通过静电纺丝制备成高分子纳米纤维毡；
步骤(2)：采用接枝单体进行接枝聚合反应，将所制备的高分子纳米纤维毡进行接枝聚合改性，得到分级多孔的富含功能单体的高分子静电纺纳米纤维毡；
步骤(3)：采用偕胺肟反应溶液，通过偕胺肟化反应，将所制备的富含功能单体的高分子静电纺纳米纤维毡进行偕胺肟化功能改性，得到具有分级纳米结构的偕胺肟基高分子静电纺纳米纤维毡。
本发明分级纳米结构纤维的制备方法，首先通过静电纺丝技术，将高分子材料制备成纳米纤维毡，然后选择不同的单体进行接枝聚合反应，得到分级多孔的纳米纤维毡，最后通过偕胺肟化反应制备得到高官能团利用率的纳米纤维吸附材料。
优选地，在所述步骤(1)中，所述高分子材料为聚乙烯醇、壳聚糖、醋酸纤维素、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚酰胺和聚氨酯中的至少一种；优选地，溶剂为水、氮-氮二甲基甲酰胺、氮-氮二甲基乙酰胺、四氢呋喃和二甲基亚砜中的至少一种；优选地，控制溶解温度为50～90℃，纺丝电压为10～30kV，流量设定为0.5～2mL/h，纺丝距离控制在8～20cm，纺丝温度设定为20～30℃，湿度控制在30％～60％。
进一步优选地，在所述步骤(1)中，控制溶解温度在70℃～80℃，纺丝电压为15～30kV，流量设定为0.8～1.8mL/h，纺丝距离控制在10～18cm，纺丝温度设定为22～28℃，湿度控制在35％～55％。
优选地，在所述步骤(1)中，所述高分子材料分子质量为70,000～1,200,000；在所制备的高分子前驱体溶液中，高分子材料的质量百分比浓度为8～15wt％。
优选地，在所述步骤(2)中，接枝聚合改性过程采用预辐照接枝聚合方法、共辐照接枝聚合方法和化学引发接枝聚合方法的任意一种或多种的组合；
优选地，在所述步骤(2)中，接枝单体为丙烯腈、丙烯酸、马来酸酐、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺和甲基丙烯酸缩水甘油酯中的任意一种或多种的混合。
进一步优选地，当采用预辐照接枝聚合方法或者共辐照接枝聚合方法时，辐照源为钴源或者电子束，吸收剂量为10～50kGy，接枝温度在30～70℃，接枝时间为1～24h，在反应物混合液中，单体浓度为10～50vol％；优选地，接枝单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯中的任意一种或多种。
更进一步优选地，当采用预辐照接枝聚合方法或者共辐照接枝聚合方法时，吸收剂量为15～45kGy，单体浓度为11％～49％。
进一步优选地，当采用化学引发接枝聚合方法时；在反应物混合液中，单体浓度为10～50wt％，引发剂浓度为0～1mol/L；控制接枝温度在30～70℃，接枝时间为1～60min；优选地，化学引发接枝的引发剂采用硝酸铈铵、过氧化氢、过硫酸盐和氢过氧化物的任意一种或多种混合物；优选地，接枝单体采用丙烯腈、丙烯酸、马来酸酐、甲基丙烯酸和衣康酸中的任意一种或多种。
优选地，在所述步骤(3)中，所述的偕胺肟反应溶液由盐酸羟胺，水和强碱组成；控制反应温度为50～80℃，反应时间为24～72h，盐酸羟胺质量百分比浓度为10～30wt％。
进一步优选地，所述强碱为氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸氢钠的任意一种或多种。
一种具有分级纳米结构的纤维在铀酰离子吸附方法中的应用，所述具有分级纳米结构的纤维采用本发明具有分级纳米结构的纤维制备方法制备而成，用于海水、盐湖卤水、中低放废水中含铀酰离子的铀元素吸附；利用所述具有分级纳米结构的纤维作为吸附材料纤维进行铀元素吸附时，采用的吸附材料纤维具有致密的三维网络结构，内部有5-20nm孔道；吸附材料纤维平均直径300-600nm，表面具有平均直径为40-80nm的纳米颗粒。
优选地，将所述分级纳米结构纳米纤维材料分别向海水、盐湖卤水或中低放废水中，进行铀酰离子吸附，分别在室温下不低于100rpm震荡吸附至少24h，所述分级纳米结构纳米纤维材料对海水、盐湖卤水或中低放废水中铀的吸附容量分别至少为12.2mg/g、16.6mg/g、298.7mg/g。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明通过静电纺丝技术制备一种具有分级纳米结构的纤维，在保证材料力学性能的同时，利用辐射诱导接枝聚合技术和化学引发接枝聚合技术，在纳米纤维上先横向接枝带羟基的聚合物分子链，再从聚合物分子链上纵向接枝聚丙烯腈分子链，最后通过羟胺的偕胺肟改性，得到具有分级纳米结构偕胺肟基功能化高分子纳米纤维吸附材料；
2.本发明纳米纤维相比微米尺寸的纤维能够最大限度的暴露螯合位点，同时两步接枝能够进一步降低分子链自由体积，使其形成致密的三维网络结构，不仅能够提高材料对铀的亲和力，同时还提高了材料的官能团利用率；另外根据本发明的制备方法，不仅所涉及的装置简单、成本低廉、工艺可控，而且所制备的材料具备大比表面积、高孔隙率的优点，对溶液中铀的提取具有重要的意义；
3.本发明方法简单易行，成本低，适合推广使用。
附图说明
图1为本发明实施例1中高分子材料静电纺丝扫描电子显微图。
图2为本发明实施例1中高分子纳米纤维改性最终扫描电子显微图。
图3为本发明实施例2中高分子材料静电纺丝扫描电子显微图。
图4为本发明实施例2中高分子纳米纤维改性最终扫描电子显微图。
图5为本发明实施例3中高分子材料静电纺丝扫描电子显微图。
图6为本发明实施例3中高分子纳米纤维改性最终扫描电子显微图。
具体实施方式
本发明的制备方法以高分子为基材，通过静电纺丝，辐照引发接枝聚合技术和化学引发接枝聚合技术对高分子进行功能化改性，制备得到纤维具有分级纳米结构。致密三维网络结构的新型偕胺肟基的吸附材料，使其对铀具有高亲和力，高吸附容量和高偕胺肟基利用率。本发明具有分级纳米结构的纤维材料应用包括在海水，盐湖卤水，中低放废水等含铀酰离子的铀元素提取。在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。本发明所用试剂和原料均市售可得。
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例1
在本实施例中，一种具有分级纳米结构的纤维制备方法，包括下述步骤：
称取8g分子量为700,000的聚偏氟乙烯粉末于92g氮-氮二甲基甲酰胺中，得到质量百分比为8wt％的高分子前驱体溶液，在温度为50℃，磁力搅拌溶解至均一透明的前驱体溶液。在温度为20℃，流速为0.5mL/h，电压10kV，纺丝距离8cm和湿度为30％下对前驱体溶液进行静电纺丝。将制备得到的纳米纤维在钴源下辐照，吸收剂量选择10kGy，完毕后接枝丙烯酸羟乙酯，接枝溶液由90g水和10g丙烯酸羟乙酯组成(10vol％)，接枝温度30℃，接枝时间1h。
之后取0.2g材料化学引发接枝丙烯腈，接枝溶液由0.005mol/L硝酸铈铵，54g水和6g丙烯腈单体组成，在温度为30℃下接枝1min，称重法计算得到接枝率为20％。随后将接枝的高分子纳米纤维进行偕胺肟改性，改性溶液由10g盐酸羟胺，82g水和8g氢氧化钾组成，盐酸羟胺的质量百分比浓度为10wt％，在50℃下反应24小时，得到具有分级纳米结构偕胺肟基功能化高分子纳米纤维吸附材料。吸附材料纤维平均直径500nm，表面具有平均直径50nm颗粒，内部有10nm孔道。图1，图2分别是高分子材料静电纺丝扫描电子显微图，其显微尺寸均匀，孔隙发达。
实施例2
在本实施例中，一种具有分级纳米结构的纤维制备方法，包括下述步骤：
称取15g分子量为70,000的聚乙烯醇粉末于85g氮-氮二甲基乙酰胺中，得到质量百分比为15wt％的高分子前驱体溶液，在温度为90℃下，磁力搅拌溶解至均一透明的前驱体溶液。在温度为30℃，流速为2mL/h，电压30kV，纺丝距离20cm和湿度为60％下对前驱体溶液进行静电纺丝。将制备得到的高分子纳米纤维在钴源下预辐照，吸收剂量选择50kGy，完毕后接枝甲基丙烯酸羟乙酯，接枝溶液由50mL水和50mL甲基丙烯酸羟乙酯组成(50vol％)，接枝温度70℃，接枝时间24h。
之后取0.4g材料化学引发接枝丙烯腈和丙烯酸，接枝溶液由1mol/L过硫酸盐，30g水，15g丙烯腈和15g丙烯酸单体组成(50wt％)，在温度为70℃下接枝60min，称重法计算得到接枝率为33％。随后将接枝的高分子纳米纤维进行偕胺肟改性，改性溶液由30g盐酸羟胺，70g水和24g氢氧化钾组成，在80℃下反应72小时，得到具有分级纳米结构偕胺肟基功能化高分子纳米纤维吸附材料。吸附材料纤维平均直径300nm，表面具有平均直径40nm颗粒，内部有5nm孔道。图3图4高分子纳米纤维改性最终扫描电子显微图，其表面具有覆盆子状偕胺肟纳米吸附颗粒，且具有独特的三维网络化学结构。
实施例3
在本实施例中，一种具有分级纳米结构的纤维制备方法，包括下述步骤：
称取9g分子量为900,000的壳聚糖粉末于91g四氢呋喃中，得到质量百分比为9wt％的高分子前驱体溶液，在温度为55℃下，磁力搅拌溶解至均一透明的前驱体溶液。在温度为22℃，流速为0.7mL/h，电压12kV，纺丝距离9cm和湿度为35％下对前驱体溶液进行静电纺丝。将制备得到的高分子纳米纤维在电子束下预辐照，吸收剂量选择10kGy，完毕后接枝丙烯酰胺，接枝溶液由15mL丙烯酰胺和85mL水组成(15vol％)，接枝温度35℃，接枝时间3h。
之后取0.4g材料化学引发接枝丙烯腈，接枝溶液由0.02mol/L氢过氧化物，51g水，4.5g丙烯腈和4.5马来酸酐单体组成(15wt％)，在温度为70℃下接枝10min，称重法计算得到接枝率为33％。随后将接枝的高分子纳米纤维进行偕胺肟改性，改性溶液由15g盐酸羟胺，85g水和12g氢氧化钾组成，在55℃下反应30小时，得到具有分级纳米结构偕胺肟基功能化高分子纳米纤维吸附材料。吸附材料纤维平均直径600nm，表面具有平均直径80nm颗粒，内部有20nm孔道。图5，图6高分子纳米纤维改性最终扫描电子显微图，其表面具有覆盆子状偕胺肟纳米吸附颗粒，且具有独特的三维网络化学结构。
实施例4
在本实施例中，一种具有分级纳米结构的纤维制备方法，包括下述步骤：
称取10g分子量为1,000,000的醋酸纤维素粉末于90g二甲基亚砜中，得到质量百分比为10wt％的高分子前驱体溶液，在温度为60℃下，磁力搅拌溶解至均一透明的前驱体溶液。在温度为24℃，流速为0.9mL/h，电压14kV，纺丝距离10cm和湿度为40％下对前驱体溶液进行静电纺丝。将制备得到的高分子纳米纤维在电子束下预辐照，吸收剂量选择50kGy，完毕后接枝丙烯酸，接枝溶液由20mL丙烯酸和80m L水组成(20vol％)，接枝温度40℃，接枝时间5h。
之后取0.4g材料化学引发接枝马来酸酐和甲基丙烯酸，接枝溶液由0.02mol/L硝酸铈铵与过氧化氢，硝酸铈铵与过氧化氢的摩尔比为1比1，48g水，6g马来酸酐和6甲基丙烯酸单体组成(20wt％)，在温度为40℃下接枝20min，称重法计算得到接枝率为44％。随后将接枝的高分子纳米纤维进行偕胺肟改性，改性溶液由20g盐酸羟胺，80g水和8g氢氧化钾和8g氢氧化钠组成，在60℃下反应35小时，得到具有分级纳米结构偕胺肟基功能化高分子纳米纤维吸附材料。
实施例5
在本实施例中，一种具有分级纳米结构的纤维制备方法，包括下述步骤：
称取11g分子量为1,100,000的聚偏氟乙烯粉末于44.5g二甲基亚砜和44.5g氮-氮二甲基甲酰胺中，得到质量百分比为11wt％的高分子前驱体溶液，在温度为65℃下，磁力搅拌溶解至均一透明的前驱体溶液。在温度为26℃，流速为1.1mL/h，电压15kV，纺丝距离11cm和湿度为45％下对前驱体溶液进行静电纺丝。将制备得到的高分子纳米纤维在钴源下共辐照接枝，吸收剂量选择10kGy，完毕后接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯和丙烯酸羟乙酯，接枝溶液由75mL水和12.5mL甲基丙烯酸缩水甘油酯和12.5mL丙烯酸羟乙酯组成(25vol％)，接枝温度45℃，接枝时间7h。
之后取0.4g材料化学引发接枝甲基丙烯酸和衣康酸，接枝溶液由0.02mol/L过氧化氢45g水，7.5g甲基丙烯酸和7.5衣康酸单体组成(25wt％)，在温度为45℃下接枝25min，称重法计算得到接枝率为44％。随后将接枝的高分子纳米纤维进行偕胺肟改性，改性溶液由25g盐酸羟胺，75g水和10g氢氧化钾和10g碳酸氢钠组成，在65℃下反应40小时，得到具有分级纳米结构偕胺肟基功能化高分子纳米纤维吸附材料。
实施例6
在本实施例中，一种具有分级纳米结构的纤维制备方法，包括下述步骤：
称取12g分子量为1,200,000的聚丙烯粉末于88g氮-氮二甲基甲酰胺中，得到质量百分比为12wt％的高分子前驱体溶液，在温度为70℃下，磁力搅拌溶解至均一透明的前驱体溶液。在温度为27℃，流速为1.3mL/h，电压16kV，纺丝距离12cm和湿度为50％下对前驱体溶液进行静电纺丝。将制备得到的高分子纳米纤维在钴源下共辐照接枝，吸收剂量选择50kGy，完毕后接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，接枝溶液由70mL水和30mL甲基丙烯酸缩水甘油酯组成(30vol％)，接枝温度50℃，接枝时间8h。
之后取0.4g材料化学引发接枝衣康酸，接枝溶液由0.02mol/L过硫酸盐水溶液42g，18g衣康酸单体组成(30wt％)，在温度为55℃下接枝30min，称重法计算得到接枝率为44％。随后将接枝的高分子纳米纤维进行偕胺肟改性，改性溶液由30g盐酸羟胺，70g水和24g氢氧化钾组成，在70℃下反应48小时，得到具有分级纳米结构偕胺肟基功能化高分子纳米纤维吸附材料。
实施例7
在本实施例中，一种具有分级纳米结构的纤维制备方法，包括下述步骤：
称取13g分子量为1,200,000的聚酰胺粉末于87g氮-氮二甲基乙酰胺中，得到质量百分比为13wt％的高分子前驱体溶液，在温度为80℃下，磁力搅拌溶解至均一透明的前驱体溶液。在温度为28℃，流速为1.5mL/h，电压25kV，纺丝距离15cm和湿度为55％下对前驱体溶液进行静电纺丝。将制备得到的高分子纳米纤维在钴源下共辐照接枝，吸收剂量选择25kGy，完毕后接枝丙烯酸羟乙酯和丙烯酰胺，接枝溶液由60mL水和20mL丙烯酸羟乙酯和20mL丙烯酰胺组成(40vol％)，接枝温度60℃，接枝时间15h。
之后取0.4g材料化学引发接枝丙烯腈和甲基丙烯酸，接枝溶液由过氧化氢与氢过氧化物总浓度为1mol/L的过氧化氢与氢过氧化物的水溶液36g、12g丙烯腈和12甲基丙烯酸单体组成(40wt％)，其中过氧化氢与氢过氧化物的摩尔比为1：1，在温度为60℃下接枝40min，称重法计算得到接枝率为44％。随后将接枝的高分子纳米纤维进行偕胺肟改性，改性溶液由15g盐酸羟胺，85g水和12g氢氧化钾组成，在75℃下反应60小时，得到具有分级纳米结构偕胺肟基功能化高分子纳米纤维吸附材料。
实施例8
在本实施例中，一种具有分级纳米结构的纤维制备方法，包括下述步骤：
称取14g分子量为1,200,000的聚氨酯粉末于86g四氢呋喃中，得到质量百分比为14wt％的高分子前驱体溶液，在温度为85℃下，磁力搅拌溶解至均一透明的前驱体溶液。在温度为29℃，流速为1.8mL/h，电压20kV，纺丝距离18cm和湿度为60％下对前驱体溶液进行静电纺丝。将制备得到的高分子纳米纤维在钴源下预辐照接枝，吸收剂量选择30kGy，完毕后接枝丙烯酸羟乙酯，接枝溶液由50mL水和50mL丙烯酸羟乙酯组成(50vol％)，接枝温度70℃，接枝时间1h。
之后取0.4g材料化学引发接枝丙烯腈，接枝溶液由0.5mol/L硝酸铈铵，53g水，7g丙烯腈组成(11wt％)，在温度为45℃下接枝20min，称重法计算得到接枝率为44％。随后将接枝的高分子纳米纤维进行偕胺肟改性，改性溶液由30g盐酸羟胺，70g水和20g氢氧化钾组成，在75℃下反应24小时，得到具有分级纳米结构偕胺肟基功能化高分子纳米纤维吸附材料。
实施例9
在本实施例中，一种具有分级纳米结构的纤维在铀酰离子吸附方法中的应用，所述具有分级纳米结构的纤维采用上述实施例1-8所述具有分级纳米结构的纤维制备方法制备而成，用于海水、盐湖卤水、中低放废水中含铀酰离子的铀元素吸附；利用所述具有分级纳米结构的纤维作为吸附材料纤维进行铀元素吸附时，采用的吸附材料纤维具有致密的三维网络结构，内部有5-20nm孔道；吸附材料纤维平均直径300-600nm，表面具有平均直径为40-80nm。
将上述实施例1-8的分级纳米结构纳米纤维投入真实海水中进行铀酰离子吸附，其中投入材料质量为0.2g，室温下100rpm震荡吸附24h，计算吸附容量，结果如表1所示。
表1.本发明实施例1-8分级纳米结构纳米纤维对海水中铀的吸附容量表(mg/g)
实施例10
将上述实施例1-8的分级纳米结构纳米纤维投入盐湖卤水中进行铀酰离子吸附，其中投入材料质量为0.2g，室温下100rpm震荡吸附24h，计算吸附容量，结果如表2所示。
表2.本发明实施例1-8分级纳米结构纳米纤维对盐湖卤水中铀的吸附容量表(mg/g)
实施例11
将上述实施例1-8的分级纳米结构纳米纤维投入中低放废水中进行铀酰离子吸附，其中投入材料质量为0.2g，室温下100rpm震荡吸附24h，计算吸附容量，结果如表3所示。
表3.本发明实施例1-8分级纳米结构纳米纤维对中低放废水中铀吸附容量表(mg/g)
综上所述，本发明上述实施例具有分级纳米结构的纤维制备及铀酰离子吸附方法，先通过静电纺丝技术将高分子制备成纳米纤维毡；然后利用接枝聚合技术将功能单体接枝在高分子纳米纤维主链上；最后通过偕胺肟化功能改性，将材料中的功能单体转化为偕胺肟基，得到具有分级纳米结构的偕胺肟基高分子静电纺纳米纤维毡。吸附材料纤维平均直径300-600nm，表面具有平均直径40-80nm颗粒，内部有5-20nm孔道。本发明上述实施例制备的纳米纤维毡的方法不仅涉及的装置简单、成本低廉、工艺可控，而且制备的材料具有分级纳米结构，大比表面积和高孔隙率的优点。直径尺寸在纳米的纤维吸附时可以暴露更多的吸附位点，并且通过接枝技术，进一步降低了高分子链之间的自由体积，使其形成一种致密的三维网络结构，在吸附时充分发挥了空间协同的作用，提高偕胺肟基与铀的亲和力，最终实现了材料的高官能团利用率和吸附容量。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有分级纳米结构的纤维制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：
步骤(1)：将高分子材料溶解在溶剂中，搅拌至均一透明的高分子前驱体溶液，通过静电纺丝制备成高分子纳米纤维毡；控制溶解温度为50～90℃，纺丝电压为10～30kV，流量设定为0.5～2mL/h，纺丝距离控制在8～20cm，纺丝温度设定为20～30℃，湿度控制在30％～60％；在所制备的高分子前驱体溶液中，高分子材料的质量百分比浓度为8～15wt％；
步骤(2)：采用接枝单体进行接枝聚合反应，将所制备的高分子纳米纤维毡进行接枝聚合改性，得到分级多孔的富含功能单体的高分子静电纺纳米纤维毡；接枝聚合改性过程采用预辐照接枝聚合方法、共辐照接枝聚合方法和化学引发接枝聚合方法的任意一种或多种的组合；
步骤(3)：采用偕胺肟反应溶液，通过偕胺肟化反应，将所制备的富含功能单体的高分子静电纺纳米纤维毡进行偕胺肟化功能改性，得到具有分级纳米结构的偕胺肟基高分子静电纺纳米纤维毡；控制反应温度为50～75℃，反应时间为30～72h，盐酸羟胺质量百分比浓度为10～30wt％。
2.根据权利要求1所述具有分级纳米结构的纤维制备方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，所述高分子材料为聚乙烯醇、壳聚糖、醋酸纤维素、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚酰胺和聚氨酯中的至少一种；
溶剂为水、氮-氮二甲基甲酰胺、氮-氮二甲基乙酰胺、四氢呋喃和二甲基亚砜中的至少一种。
3.根据权利要求1所述具有分级纳米结构的纤维制备方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，所述高分子材料分子质量为70,000～1,200,000。
4.根据权利要求1所述具有分级纳米结构的纤维制备方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，接枝聚合改性过程先采用预辐照接枝聚合或共辐照接枝聚合方法后采用化学引发接枝聚合方法；
接枝单体为丙烯腈、丙烯酸、马来酸酐、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺和甲基丙烯酸缩水甘油酯中的任意一种或多种的混合。
5.根据权利要求4所述具有分级纳米结构的纤维制备方法，其特征在于：当采用预辐照接枝聚合方法或者共辐照接枝聚合方法时，辐照源为钴源或者电子束，吸收剂量为10～50kGy，接枝温度在30～70℃，接枝时间为1～24h，在反应物混合液中，单体浓度为10～50vol％；接枝单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯中的任意一种或多种。
6.根据权利要求4所述具有分级纳米结构的纤维制备方法，其特征在于：当采用化学引发接枝聚合方法时；在反应物混合液中，单体浓度为10～50wt％，引发剂浓度为0～1mol/L；控制接枝温度在30～70℃，接枝时间为1～60min；
化学引发接枝的引发剂采用硝酸铈铵、过氧化氢、过硫酸盐和氢过氧化物的任意一种或多种混合物；
接枝单体采用丙烯腈、丙烯酸、马来酸酐、甲基丙烯酸和衣康酸中的任意一种或多种。
7.根据权利要求1所述具有分级纳米结构的纤维制备方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，所述的偕胺肟反应溶液由盐酸羟胺，水和强碱组成。
8.根据权利要求7所述具有分级纳米结构的纤维制备方法，其特征在于：所述强碱为氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸氢钠的任意一种或多种。
9.一种具有分级纳米结构的纤维在铀酰离子吸附方法中的应用，其特征在于：所述具有分级纳米结构的纤维采用权利要求1所述具有分级纳米结构的纤维制备方法制备而成，用于海水、盐湖卤水、中低放废水中含铀酰离子的铀元素吸附；利用所述具有分级纳米结构的纤维作为吸附材料纤维进行铀元素吸附时，采用的吸附材料纤维具有致密的三维网络结构，内部有5-20nm孔道；吸附材料纤维平均直径300-600nm，表面具有平均直径为40-80nm的纳米颗粒。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6333078B1 (en) * 1998-12-14 2001-12-25 Japan Atomic Energy Research Institute Collector of dissolved metal from sea water having an amidoxime group and a hydrophilic group, a method for production thereof
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
CN109482159A (zh) * 2018-12-03 2019-03-19 中广核达胜加速器技术有限公司 一种偕胺肟化复合纤维及其制备方法
CN109967049A (zh) * 2019-03-08 2019-07-05 中国科学技术大学 一种铀吸附剂及其制备方法
CN113699620A (zh) * 2021-09-06 2021-11-26 核工业北京化工冶金研究院 胺基和偕胺肟基聚丙烯腈纳米纤维及其制备方法和用途

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6333078B1 (en) * 1998-12-14 2001-12-25 Japan Atomic Energy Research Institute Collector of dissolved metal from sea water having an amidoxime group and a hydrophilic group, a method for production thereof
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
CN109482159A (zh) * 2018-12-03 2019-03-19 中广核达胜加速器技术有限公司 一种偕胺肟化复合纤维及其制备方法
CN109967049A (zh) * 2019-03-08 2019-07-05 中国科学技术大学 一种铀吸附剂及其制备方法
CN113699620A (zh) * 2021-09-06 2021-11-26 核工业北京化工冶金研究院 胺基和偕胺肟基聚丙烯腈纳米纤维及其制备方法和用途

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王兴磊.聚偕胺肟纳米纤维和Alg/PAO凝胶的制备及其对U（Ⅵ）的吸附行为研究.《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅰ辑》.2021,第13-14页. *

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