[发明专利]一种富马酸铝/气凝胶复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种富马酸铝/气凝胶复合材料，具体包括以下制备步骤：(1)富马酸铝的制备：在十八水合硫酸铝或十四水合硫酸铝溶液中缓慢加入富马酸与氢氧化钾或氢氧化钠的混合溶液中，搅拌反应完成后，抽滤得沉淀，将所述沉淀洗涤干燥后即得富马酸铝，备用；(2)富马酸铝/气凝胶复合材料的制备：将所述富马酸铝和粘结剂混合后，搅拌发泡，得到起泡的富马酸铝与粘结剂的混合材料；将所述混合材料定向冷冻、干燥后即得富马酸铝/气凝胶复合材料；本发明富马酸铝/气凝胶复合材料具有力学性能较好、吸附性能高、易于回收循环利用等优点，可以实现铀酰离子的高效吸附，具有较大的应用前景。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，更具体的说是涉及一种富马酸铝/气凝胶复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

核能是世界上最重要的可持续能源之一，而铀是核电生产的命脉，对铀的需求量越来越大。然而，陆地上的铀矿储量相当有限，可能在一个世纪内耗尽，相比之下，海水中的铀储量大约是陆地的4500倍。因此，海水铀的提取是保证核能发电的重要途径之一。同时，核燃料的开发也会产生大量的含铀废水。铀废水会通过水循环或生物循环等方式进入人类生活环境，铀的化学和放射性毒性对人类和生态环境造成了巨大的威胁。因此，开发从海水中捕获铀和从污染水介质中去除铀的安全有效方法显得尤为重要。

吸附法是一种高效、廉价、易于使用的铀捕获方法，具有较高的应用价值和前景。金属有机框架(MOFs)是由金属节点(金属离子或金属团簇)与有机配体通过配位键自组装形成的多孔功能性材料，由于其具有高比表面积、孔径可调、含不饱和金属位点、易功能化和表面修饰等特点，被广泛应用于吸附领域，但粉末状MOFs难以回收利用，损失率高。

因此，如何提供一种加工成型、成本低、去除效率好、循环利用率高和安全环保的富马酸铝/气凝胶复合材料是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种富马酸铝/气凝胶复合材料及其制备方法与应用，本发明富马酸铝/气凝胶复合材料具有力学性能较好、吸附性能高、易于回收循环利用等优点，可以实现铀酰离子的高效吸附，具有较大的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种富马酸铝/气凝胶复合材料，所述富马酸铝/气凝胶复合材料的孔隙率≥90％，比表面积为780.3174-810.1332m²/g。

本发明富马酸铝/气凝胶复合材料具有力学性能较好、吸附性能高、易于回收循环利用等优点，可以实现铀酰离子的高效吸附，具有较大的应用前景。

如上述所述一种富马酸铝/气凝胶复合材料在吸附铀酰离子中的应用。

本发明提供了一种利用对富马酸铝/气凝胶复合材料吸附处理水体中的铀酰离子的方法，将富马酸铝/气凝胶复合材料与含铀酰离子的水体混合接触吸附，能够高效吸附水中的铀酰离子，本发明方法处理工艺和吸附器具简单、成本低，并且材料吸附量大，吸附速率较高，回收循环性能较好，是一种可以被广泛采用的吸附方法，具有较高的商业价值和实际应用前景。

优选地，所述应用的具体方法为：将所述富马酸铝/气凝胶复合材料与含铀酰离子的水体混合后，震荡吸附即可。

优选地，所述含铀酰离子的水体中所述铀酰离子的浓度为25-200mg/L，所述水体的pH为3-10；所述含铀酰离子的水体和所述富马酸铝/气凝胶复合材料的质量体积比为10ml:1mg。

上述一种富马酸铝/气凝胶复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)富马酸铝的制备：在硫酸铝溶液中缓慢加入碱性富马酸溶液，搅拌反应完成后，抽滤得沉淀，将所述沉淀洗涤干燥后即得富马酸铝，备用；