[发明专利]一种酰胺肟基核壳结构磁性聚膦腈纳米微球及其制备和作为铀吸附剂的应用

说明书

本发明公开了一种酰胺肟基核壳结构磁性聚膦腈纳米微球及其制备和作为铀吸附剂的应用。在磁性铁纳米粒子表面包覆聚膦腈，再在聚膦腈上接枝聚丙烯氰，将聚丙烯氰羟肟化，即得酰胺肟基核壳结构磁性聚膦腈纳米微球。该微球表面富含酰胺肟基官能团，在水体系中分散性好，对水溶液体系中的铀吸附量大且选择性强，且具有磁性易于从水中分离，在处理放射性废水及海水提铀方面具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一功能高分子材料，特别涉及一种酰胺肟基核壳结构磁性聚膦腈纳米微球及其制备，还涉及酰胺肟基核壳结构磁性聚膦腈纳米微球富集和分离含铀废水中铀的方法，属于放射性废水处理技术领域。

背景技术

放射性废水以其高危害、长时效以及难处置等特点，成为一大难题。目前，还没有找到一种绝对安全、易行的方法进行处理。含铀废水的危害主要表现在废水中铀产生的各种射线，它们在较大的辐射剂量下对人体的组织和器官有危害作用。和其他污染相比，含铀废水污染还有以下特点：含铀废水一旦排到环境中，就会不断衰变同时对周围产生放射性，污染持续时间长；放射性同位素的放射性活度不会因为自然条件而改变，无法用化学或物理手段使放射性同位素失去放射性；放射性污染对人体的副作用有累积性；放射性污染无法直接感知。

目前常用的处理含铀废水的方法中吸附法，是以具有高比表面积、不溶性的固体材料作为吸附剂，通过物理吸附作用、化学吸附作用等机制将水体或气体中的铀元素吸附。它不需要复杂的装置，具有原位处置能力，非常适合在待处理量大，浓度低的废水中进行铀的富集。吸附法的关键在于吸附材料，吸附材料的好坏直接决定了是否能高效、简单的从废水中富集铀元素。目前，用于铀吸附材料的报道比较多。如中国专利(公开号CN108004605A)公开了一种中强多孔超高分子量聚乙烯纤维及制备方法，该纤维具有高孔隙率、中等强度、抗冲击性、耐磨、耐腐蚀等特点，可作为吸附材料，如海水提铀，但是其仅仅依靠其丰富的孔结构来吸附铀，选择性不强，吸附能力和吸附容量较低。中国专利(公开号CN103752262 A)公开了一种磁性铀吸附剂的制备方法，其具体公开在磁性Fe₃O₄粒子表面包裹上SiO₂，再包覆水合硅酸钙，吸附材料易于与溶液分离，吸附性能优良，在较广的温度范围、不同的原始初始浓度和不同酸碱环境下，都表现出吸附速度快，吸附容量大的优点。这种磁性铀吸附剂主要是无机吸附材料，其依靠表层不定型水合硅酸钙对铀进行吸附，虽然吸附速度快、容量大，但是选择性差。中国专利(公开号CN 107824167A)公开了一种抗菌高分子提铀材料及其制备方法，其先利用引发剂使丙烯酰胺和丙烯腈发生共聚，制备得到Poly(AM/AN)；同时使用等摩尔质量的盐酸胍和1,6-己二胺共聚得到聚六亚甲基盐酸胍(PHGC)；接着用两种聚合物混合，并加入戊二醛溶液，交联后得到Poly(AM/AN)-g-PHGC；最后，将交联产物加入盐酸羟胺溶液中进行偕胺肟化反应，获得抗菌高分子提铀材料Poly(AM/AO)-g-PHGC。该提铀材料是一种纯高分材料，能够有效捕获铀离子，具有吸附容量大、酸碱稳定性好、抗菌性好等优点。但是这种高分子材料合成方法复杂，且对铀具有较好吸附性能的酰胺肟基嵌段在聚合物链中，利用率不高。

发明内容

针对现有技术中含铀废水的处理方法存在的缺点，本发明的第一个目的是在于提供一种表面富含偕胺肟基官能团，亲水性好，对水溶液体系中的铀吸附量大且选择性强，且具有磁性易于从水中分离的酰胺肟基核壳结构磁性聚膦腈纳米微球。

本发明的第二个目的是在于提供一种流程短、操作简单、低成本制备酰胺肟基核壳结构磁性聚膦腈纳米微球的方法。

本发明的第三个目的是在于提供所述酰胺肟基核壳结构磁性聚膦腈纳米微球作为铀吸附剂在含铀废水处理方面的应用，酰胺肟基核壳结构磁性聚膦腈纳米微球表面富含酰胺肟基，在水中分散性好，且利用酰胺肟基对铀具有选择性螯合能力的特点，实现含铀废水中铀的高效富集和分离回收，同时酰胺肟基核壳结构磁性聚膦腈纳米微球具有磁性，易于回收和重复使用，在处理放射性废水及海水提铀方面具有较好的应用前景。