[发明专利]一种碘吸附剂的制备方法及所得产品和应用

说明书

本发明公开了一种碘吸附剂的制备方法及所得产品和应用，以苯胺为原料，以路易斯酸为催化剂，在气体保护下进行回流反应，得到碘吸附剂。本发明以低成本合成具有高密度伯胺基团的碘吸附剂，其对水中和蒸气中的碘表现出前所未有的吸附容量，具有优异的吸附能力和循环性能，从而达到利用廉价易得的原材料开发出一系列新型纳米孔吸附剂的目的。

技术领域

本发明涉及一种碘吸附剂的制备方法，具体涉及一种富含伯胺基团的、超交联聚合物碘吸附剂的制备方法，还涉及该碘吸附剂在捕获或去除碘中的应用，属于碘的捕获剂技术领域。

背景技术

与现代形势下的传统能源相比，核能被认为是一种可再生和清洁能源。然而，在核燃料的后处理中，放射性物质的挑战和威胁是不可避免的。2011年，福岛第一核电站爆炸，导致大量放射性核素释放到包括饮用水在内的环境中。此外，这些放射性核素还存在于核废料中。在放射性核素中，具有长放射性半衰期（¹²⁹I：1.57×10⁷年）特征的放射性碘易对生物和环境造成严重的损害，且可以在大气中不断积累或者通过食物链进行生物富集直接影响人类的代谢过程。因此，如何高效的处理这些含有放射性碘的污染水和气体已成为主要挑战。在诸多处理方法中，开发捕获碘的吸附材料至关重要。

在现有典型的去除水溶液中碘的制备方法，开发对水溶液中的碘具有高吸附容量和吸附选择性的吸附剂是关键。现有的大多数用于碘蒸气捕获的吸附剂是结晶多孔材料，如银基沸石(AgZ)、金属有机骨架(MOFs)、共价有机骨架(COFs)、多孔有机聚合物(POPs)等。然而，银基沸石的低吸附容量和在高湿度或水中的低稳定性限制了从气体中捕获碘方面的实际应用。且TPB-DMTP COF²⁰和TPT-BD-COF²⁰在碘蒸气中的具有高效吸附性，但是大规模制备和高成本的问题十分突出。

目前，大多为用于捕获碘蒸汽的多孔材料，从水中吸收碘的研究很少。Maceda-Veiga等研究发现颗粒状活性炭（GAC）和粉状活性炭（PAC）去除碘的含量约为30%-40%，且有机粘土和颗粒状活性炭可以高效的去除水中的I^-和I^3- ；Harijan等研究发现磁性Fe₃O₄ @PPy（聚吡咯）显示出水中162.7 wt%的碘吸收；Jiang等研究发现氢键键合的共价交联有机骨架（HcOF）是通过硫醇-烯和硫醇-炔反应光交联的HCOF1-4，显示出创纪录的357%的水碘吸收能力。然而，相比之下，HcOF的合成过程更为复杂，通过六个步骤获得了苯并噻吩，并使用硫醇作为原料。

发明内容

本发明的目的是提供一种原料易得、成本低、操作简便、能简便高效对碘进行去除的碘吸附剂的制备方法及所得的碘吸附剂产品，本发明所得产品为纳米多孔材料，富含伯胺基团，既能吸附蒸汽中的碘，又能吸附水相中的碘，性能优异，且成本低、合成简便，适合大规模推广应用。

本发明提供了两种简便高效的碘吸附剂的制备方法，这两种碘吸附剂为超交联聚合物，是以苯胺为单体，通过Friedel-Crafts烷基化反应和Scholl反应合成，具有合成简单、收率高、结构稳定、质轻多孔等特点，高收率合成碘吸附剂，具体技术方案如下：

一种碘吸附剂的制备方法，步骤为：苯胺和二甲氧基甲烷在气体保护、催化剂和溶剂存在下进行回流反应，得到碘吸附剂，命名为AHCP-1。

进一步的，所述催化剂为氯化铁，所述溶剂为1,2-二氯乙烷。

进一步的，苯胺、二甲氧基甲烷、催化剂的摩尔比为1:3-5：3-5。

进一步的，溶剂的作用为反应提供反应环境，其用量可以根据需要进行调整。

进一步的，回流反应时间为10-15h。

进一步的，所述保护气体为氮气或氩气等惰性气体。