[发明专利]一种利用天然改性纤维处理含铀洗衣废水的方法

说明书

本发明提供了一种利用磷酸/酰胺化丝瓜络处理含铀洗衣废水的方法。本发明采用丝瓜络为基体材料，利用化学接枝法将酰胺基和磷基接枝到基体材料上，制备含有酰胺基和磷基的离子交换纤维（编号为XKXW‑Ⅺ），本发明采用的制备方法简单，磷酸基团修饰的酰胺化丝瓜络纤维性能稳定，亲水性良好，吸附容量较高，再生性能较好，兼具较好的选择吸附性和抗有机污染能力，在优化条件下对铀的吸附量高达333.111mg/g。针对常规阴离子（Cl^‑、NO₃^‑等）及阳离子（Mg²⁺、Ca²⁺、Na⁺等）共存的复杂含铀洗衣废水，本发明制备的XKXW‑Ⅺ对铀表现出较好的选择性（Kd≥12068 mL·g^‑1），处理真实含铀洗衣废水时铀去除率可达82.84%。因此XKXW‑Ⅺ在处理含铀低放废液方面具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于放射性废水处理领域，具体涉及一种基于磷酸基团修饰的酰胺化丝瓜络纤维的合成方法，及其对含铀洗衣废水中铀高效提取。

背景技术

核工业领域正处在快速发展阶段，对铀资源的需求日益增大。在核燃料元件生产过程中将产生一类低浓度含铀洗衣废水，污染物除缩聚磷酸盐、油污，织物纤维、颗粒杂质外，主要是洗涤剂中所含有的表面活性剂等有机物，与常规含铀工艺废水相比水质更为复杂，需要开发更耐污和高选择性的净化材料。目前国内外成熟的适用于核电厂放射性废水的处理技术包括过滤、膜处理、蒸发浓缩、吸附、离子交换等。但由于含铀洗衣废水中悬浮物颗粒物较多，易被交换到树脂上，阻塞了离子交换的通道，同时膜材料也易发生堵塞。因此，急需开发一种从含铀洗衣废水中高效提铀的方法。功能化纤维作为一类配位型聚合物，是含有特殊功能基团的金属离子吸附分离材料，可用于金属离子的富集分离，相比于常用的工业聚丙烯腈基材，天然丝瓜络纤维具有良好的可降解性和耐有机污染，同时它轻便、耐磨，机械强度较高，孔隙结构发达，廉价易得，酰胺基团和磷酸基团对铀酰离子具有较强的亲和力和配位能力形成络合物，。本发明所述的XKXW-Ⅺ采用丝瓜络为基体材料，通过水热化学接枝反应引入酰胺基和磷酸基官能团，制备方法简单，制备得到的XKXW-Ⅺ性能稳定，亲水性良好，吸附容量较高，再生性能较好，具有较好选择吸附性的和抗有机干扰能力。目前尚未见到有将该类天然改性纤维应用在含铀洗衣废水领域的报道。XKXW-Ⅺ对于解决核资源的紧缺和潜在的环境问题具有潜在的应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用磷酸/酰胺化丝瓜络处理含铀洗衣废水的方法。其中，包括XKXW-Ⅺ的合成，及其对含铀洗衣废水的净化和对铀资源的回收。

本发明以丝瓜络为基体材料，首先对丝瓜络纤维进行碱化处理，再通过水热反应将酰胺基基团和磷酸基团接枝到碱化后的纤维上，合成XKXW-Ⅺ。利用有效官能团与金属离子的螯合性能，高效提取含铀洗衣废水的铀。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

（1）LF的预处理：将一定量的丝瓜络纤维剪小块用纯水浸泡，持续一段时间，换水后再超声。然后在80 ℃-100 ℃下，将小块的丝瓜络纤维完全浸没在5%-10%NaOH溶液中，加热。用水洗涤处理后的丝瓜络纤维，保证丝瓜络纤维上的NaOH被洗脱，将丝瓜络纤维放入烘箱中，干燥，得到的碱化丝瓜络纤维命名为LFA。

（2）LFA的氨化：将一定量的LFA，0.5 g-1.0 g的硝酸铈铵（CAN）、0.01 mol/L-0.05mol/L的HNO₃溶液，混合均匀，在氮气环境下室温下搅拌。再加入N-羟甲基丙烯酰胺（N-MA），在氮气环境下室温下搅拌，然后用去离子洗涤，干燥，得到接枝氨基的丝瓜络纤维，命名为LFA-N。

（3）LFA-N接枝磷基：将LFA-N丝瓜络样品，浸没于30 mL-50 mL无水乙腈（C₂H₃N）、 5mL-10 mL三氯氧磷（POCl₃）溶液中，在一定温度下回流反应，再用冷水搅拌。再用纯水洗洗涤，烘箱干燥，命名为LFA-N-P（编号为XKXW-Ⅺ）。