[发明专利]用于海水提铀的单宁多酚功能化的魔芋葡甘聚糖海绵的制备及应用

说明书

本发明公开了一种用于海水提铀的单宁多酚功能化的魔芋葡甘聚糖海绵的制备及应用，包括：通过冰模板法获得KGM海绵；将KGM海绵在乙醇中浸泡，得到预处理KGM海绵；将单宁酸加入Tris‑HCl溶液中，然后加入3‑氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液，得到混合溶液，然后将预处理的KGM海绵加入混合溶液中，在室温下反应，反应后的KGM海绵用去离子水洗涤，真空干燥，得到单宁多酚功能化的魔芋葡甘聚糖海绵。采用本发明的单宁多酚功能化的魔芋葡甘聚糖海绵对铀进行富集分离，吸附结果显示，在模拟海水中的提取率高达95％以上，并且可以有效地进行重复和再利用，经过5次循环后，吸附性能依然能达到80％左右。

技术领域

本发明涉及海水提铀技术领域，具体涉及一种用于海水提铀的单宁多酚功能化的魔芋葡甘聚糖海绵的制备及应用。

背景技术

随着全球对能源和空气污染的需求迅速增长(部分来自化石能源的生产)，核能由于其非温室气体排放和极高的能源密度而受到广泛关注。铀资源是核工业发展的基本资源。在核能飞速发展的背景下，核燃料铀保护的问题日益突出。为了确保核能的长期发展，非常规铀资源的开发具有重要的战略意义。海水中含有约45亿吨铀，是陆地上已探明铀储量的数千倍。如果可以有效地丰富和提取海水中的铀资源，铀将是一种取之不尽用之不竭的资源，足以确保人类能源的可持续发展。由于海水中铀的浓度低，并且由于海水中大量并存的金属阳离子，从高盐度背景中提取铀极富挑战性。因此，从海水中有效和选择性地提取铀是核能可持续发展的理想选择，但挑战是巨大的。

为了有效地从海水中提取铀，各种技术都取得了很大的进步例如，基于蛋白质的吸附剂，纳米结构材料(MOF，COF，POPs)，接枝聚合物吸附剂，金属氧化物和磷酸盐，磁性吸附剂，无机吸附剂和生物质材料(真菌菌丝，壳聚糖)。成本分析表明，与土地开采相比，这些吸附剂的性能和能力(包括选择性和可回收性)不足以经济可行地开采铀。因此，迫切需要开发一种经济上可行，环境友好，具有高选择性，高容量和可再生性的新型铀提取材料。由于需要消除石化衍生物和其他危险的前体，可再生生物质转化为用于能源生产和环境应用的有价值的功能材料已引起越来越多的关注。对于商业化和应用而言，开发设计一种可持续的方法来使用大量低成本的前体制备铀提取材料是理想的。近年来，以聚多巴胺(PDA)为代表的贻贝仿生涂层因其制备过程简单温和，附着力好，二次反应性好而受到了水处理等各个领域的广泛关注。但是，用于制备PDA的多巴胺单体相对较贵，不利于大规模生产和使用。因此，找到一种低成本的替代品非常必要。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于海水提铀的单宁多酚功能化的魔芋葡甘聚糖海绵的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将5～8质量份KGM加入180～220体积份水中，室温下搅拌12h，得到KGM悬浮液，将KGM悬浮液加入模具中，所述模具的底部固定在钢板上，将钢板放置于液氮中冷冻，待完全冻结后真空干燥；将干燥后的KGM 加入高温反应釜中，同时加入80～120体积份氢氧化钾溶液和80～120体积份乙醇的混合溶液，在75～85℃下反应10～15h；冷却至室温，每24h用去离子水洗涤4次，重复3次，冷冻干燥，得到KGM海绵；

步骤二、将KGM海绵在乙醇中浸泡24h，得到预处理KGM海绵；

步骤三、将0.2～0.7质量份单宁酸加入80～120体积份Tris-HCl溶液中，然后加入18～23体积份3-氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液，得到混合溶液，然后将步骤二的预处理的KGM海绵加入混合溶液中，在室温下反应24h，反应后的KGM海绵用去离子水洗涤，真空干燥，得到单宁多酚功能化的魔芋葡甘聚糖海绵。

优选的是，所述步骤一中，氢氧化钾溶液的浓度为0.2～0.4mol/L。

优选的是，所述步骤一中，所述氢氧化钾溶液和乙醇的体积比为1:1。