[发明专利]一种多孔微球吸附材料及其制备和在吸附回收含铀废水或海水中铀方面的应用

说明书

本发明公开了一种多孔微球吸附材料及其制备和在吸附回收含铀废水或海水中铀方面的应用，铀吸附材料由非极性大孔树脂负载聚偕胺肟构成。该铀吸附材料利用大孔树脂的超高比表面积和孔隙率充分分散负载偕胺肟，能使偕胺肟的活性基团充分暴露，大大提高对海水中铀的吸附速率和吸附容量，将其应用于含铀废水或海水中的铀提取，具有对铀高选择性吸附，且吸附速率快，容量大，可循环使用，对海水耐受性好等特点，可以重复使用，特别适合海水中铀的富集提取。

技术领域

本发明涉及一种铀吸附材料，特别涉及一种由非极性大孔树脂负载聚偕胺肟构成的铀吸附材料，还涉及铀吸附材料在吸附回收含铀废水或海水中铀中的应用，属于海水提铀技术领域。

背景技术

核电作为替代传统化石燃料的极好新能源，在最近几十年中得到了飞速发展。但是，陆地上的铀矿只能提供全球不超过100年的核能消费。为了确保核电工业的长期快速发展，迫切需要开发可提供人类使用一万多年的海水中的铀资源。但是，尽管如此，海水中铀(UO₂²⁺)的超低浓度和复杂的海洋环境严重限制了大规模从海水中高效提取铀。铀吸附技术与化学沉淀法，电化学萃取，离子交换和液体萃取等其他策略相比，得到了更广泛的研究，并且是从海水中提取铀以进行大规模工业化的最有希望的方法。如今，人们探索了各种铀吸附材料，例如无机吸附剂，聚合物基吸附剂，多种类型的纳米结构材料(包括MOF、PAF、COF、POP和最新的2D纳米结构二甲苯，最新的生物质吸附剂等。

近年来，由于偕胺肟基材料的高吸附能力，优异的特异性和相对较低的生产成本，因此从海水中回收铀元素引起了越来越多的关注。人们已经研究了各种方法来改善海水中的铀。偕胺肟基吸附剂对铀的吸附性能例如，通过设计超细纳米纤维(Xie,S.；Liu,X.；Zhang,B.；Ma,H.；Ling,C.；Yu,M.；Li,L.；Li,J.Electrospun Nanofibrous Adsorbentsfor Uranium Extraction from Seawater.J.Mater.Chem.A.2015,3(6),2552–2558.)或多孔结构(Wang,D.；Song,J.；Lin,S.；Wen,J.；Ma,C.；Yuan,Y.；Lei,M.；Wang,X.；Wang,N.；Wu,H.A Marine-Inspired Hybrid Sponge for Highly Efficient Uranium Extractionfrom Seawater.Adv.Funct.Mater.2019,29(32),1901009.)，可以大大提高偕胺肟功能聚合物吸附剂的比表面积，这可能导致更多偕胺肟基团暴露于表面从而大大提高了铀的吸附性能。又例如，通过修饰具有较大比表面积的无机二维纳米材料表面的偕胺肟基(Qian,Y.；Yuan,Y.；Wang,H.；Liu,H.；Zhang,J.；Shi,S.；Guo,Z.；Wang,N.Highly Efficient UraniumAdsorption by Salicylaldoxime/Polydopamine Graphene Oxide Nanocomposites.J.Mater.Chem.A.2018,6(48),24676–24685.)，包括氧化石墨烯和二甲苯片，可以大大提高铀的吸附能力。另外，通过将偕胺肟功能聚合物分散到不具有传统多孔结构的水凝胶中，还可显着提高铀的吸附性能(Wang,X.；Liu,Q.；Liu,J.；Chen,R.；Zhang,H.；Li,R.；Li,Z.；Wang,J.3D Self-Assembly Polyethyleneimine Modified Graphene Oxide Hydrogel for theExtraction of Uranium from Aqueous Solution.Appl.Surf.Sci.2017,426,1063–1074)，因为水凝胶的松散且超亲水的3D网络可为水凝胶提供良好的通道。铀酰离子向内部迁移。然而，尽管通过上述方法可以大大提高铀的吸附性能，但是由于海洋环境复杂而苛刻，为了从海水中大量回收铀，仍然需要进一步提高偕胺肟基团的吸附能力和速率。

发明内容