[发明专利]一种铀分离方法及铀吸附材料

说明书

本发明公开一种从低酸度硝酸溶液中分离铀的方法，以及这种方法所使用的铀吸附材料和制备方法。本发明的从低酸度的硝酸溶液中分离铀的方法是在低酸度含铀溶液中加入酰胺肟化的壳聚糖水悬浊液，调整体系的pH值为2～7.5，充分振荡或搅拌，然后离心分出上清液后加入浓度大约为0.04M～0.50M的硝酸解吸。本发明的解吸附条件温和，无大量强酸及有毒有害物质排出，无二次污染物的产生，是一种绿色环保型新材料。经相应的实验证明，本发明适用于我国核工业企业中的低酸度含铀废水的处理，而且分离处理方法相对更为简便，可在大生产环境下使用。

技术领域

本发明涉及一种从低酸度硝酸溶液中分离铀的方法，以及这种方法所使用的铀吸附材料和制备方法。

背景技术

铀是自然系统中最常见的放射性核素污染物，采矿、化学精炼、浓缩和其他核相关活动可能会涉及放射性核素污染物。因此，在过去的几十年中，脱除和富集已经引起了人们的广泛关注。从水溶液中去除和富集U(Ⅵ)离子的方法有多种，如沉淀法、离子交换法、吸附法、液-液萃取法和半波整流交流电化学法。在这些方法中，吸附法以其操作方式简单、成本低、可大规模应用而得到广泛应用。在铀的脱除和回收过程中，有许多研究集中在各种吸附剂上，包括无机材料、合成有机聚合物和有机-无机杂化材料。其中，壳聚糖无毒无害无味，具有可生物降解性、生物相容性、广谱抗菌性等优良特性而备受关注。此外，它还具有膳食纤维的部分特性，诸如膨胀性、吸附性等，有助于其对重金属的吸附。并且壳聚糖是自然界仅次于纤维素的第二大丰富的生物聚合物，分布十分广泛，分子中除存在羟基外，还含有氨基功能基团，可供结构修饰的基团多，因此它可以很容易地被各种官能团修饰。通过在其高分子链上引入不同的官能团，例如羧基、氨基或磺酸基等使其具有很好的与金属离子配位的性能。然而在实际应用中，壳聚糖作为重金属离子吸附剂还存在着分子量小，架桥能力差，适应的pH值范围较窄等不足，使其应用受到限制。因此需要对壳聚糖进行进一步的改性，通过控制反应条件在壳聚糖上引入其它基团来改变其物理化学性质。由于酰胺肟基对U(VI)离子有较强的螯合作用，在U(Ⅵ)吸附过程中使用含有偕胺肟基的有机物。同时，高的U(VI)吸附选择性、宽的pH值范围和低的成本使偕胺肟基成为U(Ⅵ)吸附材料的理想功能基团。从工业应用的角度看，应更加注重寻找高效、高选择性和经济性。

发明内容

本发明提供一种可克服现有技术不足的、可富集分离低酸度硝酸水溶液中铀的方法和这种方法使用的材料，以及这种材料的制备方法。

本发明的从低酸度的硝酸溶液中分离铀的方法是在低酸度含铀溶液中加入酰胺肟化的壳聚糖水悬浊液，调整体系的pH值为2～7.5，充分振荡或搅拌，然后离心分出上清液后加入浓度大为0.04M～0.50M的硝酸解吸。

本发明的从低酸度的硝酸溶液中分离铀的方法，其所述的低酸度硝酸溶液是指小于等于0.1mol/L的硝酸溶液。

本发明的从低酸度的硝酸溶液中分离铀的方法所使用的吸附材料是酰胺肟化的壳聚糖，其制备方法是：在壳聚糖中加入的丙烯腈，在25℃下充分搅拌，然后依次再在其中缓慢滴入溶于去离子水的四甲基氯化铵和溶于去离子水的氢氧化钠，升温到45℃并搅拌，再通入氮气除氧，然后冷凝回流充分反应得到所需的腈化产物，先用异丙醇将过量的丙烯腈除去，然后加入去离子水进行抽滤，反复用去离子水冲洗，将所得的固体置于真空烘燥箱内40℃下烘燥，然后配制m_甲醇:m_水=1:1的混合溶液，用无水碳酸钠调节混合溶液的pH=5～6，随后依次将的盐酸羟胺和腈化产物放置于容器内，再将甲醇混合溶液缓慢加入其中，在65℃且充分搅拌条件下，通入氮气除氧，冷凝回流充分反应得到浅黄色固体产物，再经减压抽滤，去离子水洗涤，冷冻干燥得到酰胺肟化的壳聚糖。