[发明专利]一种用于水体中铀提取的吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于水体中铀提取的吸附剂及其制备方法。该吸附剂为SBA‑15基N‑丙基‑1‑（2‑吡啶基）甲亚胺。该吸附剂的制备方法首先使用盐酸回流SBA‑15，超纯水抽滤洗涤，烘干；然后向烘干后的SBA‑15中加入适量3‑氨丙基三乙氧基硅烷，以甲苯作溶剂回流，经甲苯抽滤洗涤，再无水乙醇抽滤洗涤，烘干；最后向上述烘干后的中间产物中加入适量正丁胺，三乙胺，吡啶‑2‑甲醛，以无水乙醇作溶剂回流，经丙酮抽滤洗涤，再无水乙醇抽滤洗涤，烘干，制备获得吸附剂SBA‑15基N‑丙基‑1‑（2‑吡啶基）甲亚胺。该吸附剂具有吸附效率高、吸附容量大、吸附选择性好，易解吸的优点。该吸附剂的制备方法简便、原料廉价易得。

技术领域

本发明属于金属离子分离富集技术领域，具体涉及一种用于水体中铀提取的吸附剂及其制备方法。

背景技术

铀是一种天然放射性元素，是主要的核燃料资源。现有的铀矿石仅够使用70年（J.Nucl.Sci.Technol. 1987, 24, 377−384.），而广袤的海洋中大约含有45亿吨铀，但海水中的铀浓度极低，大约只有3 μg/l，所以，发明一种经济、高效的方法从海水中提取铀具有重大意义（Lawrence Berkeley National Laboratory: Berkeley, CA, 2011；Sep.Sci.Technol. 2013, 48,367−387.）。已经有多种方法被用来从海水中提取铀，比如吸附法（J.Nucl.Sci.Technol. 1987, 24, 377−384；J.Hazard.Mater. 2009, 168, 1053；Nanoscale, 2012, 4, 2423−2430.），溶剂提取法（Hydrometallurgy, 2004, 73, 63.），化学沉淀法（Hydrometallurgy, 2007, 85, 163.），膜分离法（J.Membr.Sci. 2010, 364,354.）等。相比之下，吸附法具有操作简单，费用低廉，吸附动力学快速，应用潜力巨大。

传统吸附剂的机械强度较低，热力学稳定性较差，并且吸附容量低，吸附效果无法满足要求。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种用于水体中铀提取的吸附剂，本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种用于水体中铀提取的吸附剂的制备方法。

本发明的用于水体中铀提取的吸附剂，其特点是，所述的吸附剂的基材为SBA-15有序介孔硅材料，吸附剂为SBA-15基N-丙基-1-（2-吡啶基）甲亚胺，结构如下：

。

本发明的用于水体中铀提取的吸附剂的制备方法包括以下步骤：

a.将SBA-15与6 mol/L HCl溶液在120℃下磁力搅拌回流过夜，然后用去离子水抽滤洗涤，于60℃下烘干；

b.在经步骤a预处理后的SBA-15中加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，以甲苯作溶剂在130℃下磁力搅拌回流过夜，然后用甲苯抽滤洗涤，再用无水乙醇抽滤洗涤，于60℃下烘干得到中间产物SBA-15基丙胺，SBA-15基丙胺的结构如下：

；

c.在中间产物SBA-15基丙胺中加入摩尔比为2:1:1的正丁胺、三乙胺和吡啶-2-甲醛进行亚胺化反应，以无水乙醇作溶剂在90℃下磁力搅拌回流过夜，然后用丙酮抽滤洗涤，再用无水乙醇抽滤洗涤，于60℃下烘干，制得用于水体中铀提取的吸附剂SBA-15基N-丙基-1-（2-吡啶基）甲亚胺，吸附剂的结构如下：