[发明专利]一种可富集分离钍的材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种用于富集分离钍的材料和这种材料制备方法。本发明所述的可富集分离附钍的材料是由咪唑基改性后的苯乙烯与羧甲基纤维素交联反应后得到的改性纤维素。本发明所述的可富集分离附钍的材料的制备方法是用羧甲基纤维素与由咪唑基改性后苯乙烯交联反应制得。本发明原料易得，是一种性能较好的钍分离剂，为实现放射性废水的绿色处理提供技术支持，并具有解吸附条件温和，无大量强酸及有毒有害物质排出，无二次污染物的产生优点，是一种绿色环保型新材料。

技术领域

本发明涉及一种用于富集分离钍的材料和这种材料制备方法。

背景技术

在自然界中天然存在钍的重要同位素是²³²Th，²³²Th本身不会发生裂变反应，然而它可以通过吸收一个慢中子，然后发生2次β衰变，由可转化核素²³²Th转换成易裂变核素U²³³。故钍、铀这两种元素是核能发电站最重要的核燃料。据统计，世界各国已探明的储量达几百万吨。随着各国对钍矿的勘探力度的加大，钍的探明储量也在一直增加，据统计，巴西是最大的钍资源国，其次是土耳其，加拿大和美国。我国钍资源比较丰富^[1]。比如内蒙古白云鄂博矿区钍储量约为22万吨，占全国钍矿产储量的77％。我国铀资源有限，多数铀矿品位低下，然而钍在自然界中比铀丰富的多，已成为未来重要的潜在能源之一。钍在自然界中的含量大约是铅的一半，约为铀的4倍，在全球核能产业快速发展的同时，钍也变得越来越重要。目前，越来越多的国家开始研究将钍作为铀的潜在替代燃料。钍的应用十分广泛，一、它可以生产制备成铀-钍氧化燃料作为轻水反应堆的燃料。二、一种新一代的核能反应堆即钍基熔盐反应堆。据悉，这种钍基核反应堆具有结构简单、可在常压下运行、燃料“杂食性”强等优点。而且这种堆运行时很安全。经过充分燃烧后，理论上其产生的乏燃料仅为现有技术的千分之一。预计将于2030年后我国将在全球率先实现钍基熔盐堆的商业应用和可持续发展。这标志着中国正引领全球钍基熔盐堆的研发^[2]。三、由于钍经常是以同位素²³²Th的形式存在，众所周知，²³²Th是一种可转化核素，这样它可以作为铀的替代核燃料，将极大的增加我国的核燃料使用和储备资源^[3]。故对钍的物理化学研究和富集分离方法的探究也显得尤为重要。

目前常见的处理放射性废液的方法有：离子交换树脂法、化学沉淀法、膜分离法、萃取法。

发明内容

本发明提供一种可用于富集和分离钍的材料，以及这种材料的制备方法。

本发明所述的可富集分离附钍的材料是由咪唑基改性后的苯乙烯与羧甲基纤维素交联反应后得到的改性纤维素.

本发明所述的可富集分离附钍的材料的制备方法是将0.3000g的羧甲基纤维素加入10.0mL-20.0mL的30℃～70℃]充分搅拌，得到溶胶，再将0.3000g的改性苯乙烯与3.0～8.0mL的蒸馏水混合均匀，再将其缓慢加入前述述羧甲基纤维素胶体溶液中，将混合液放入超声振荡器中充分超声处理，得到混合均匀的体系，再将含羧甲基纤维素和改性苯乙烯的悬浮液缓慢注入25℃200mL的3％AlCl₃溶液中，得到改性苯乙烯/CMC的水凝珠，再经缓慢搅拌下充分交联处理，去除水凝珠表面未反应的AlCl₃，再将水凝珠浸在与羧甲基纤维素溶液相同体积和相同浓度的壳聚糖溶液中充分搅拌形成目标产物，去除其表面未反应的壳聚糖，经干燥处理后得最终产物。

优选地，本发明的可富集分离附钍的材料的制备方法是将0.3000g的羧甲基纤维素加入10.0mL水，并在60℃充分搅拌得到溶胶，再将0.3000g的改性苯乙烯与5.0mL的水混合均匀，再将其缓慢加入前述述羧甲基纤维素胶体溶液中，将混合液放入超声振荡器中充分超声处理，得到混合均匀的体系，再将含羧甲基纤维素和改性苯乙烯的悬浮液缓慢注入25℃200mL的3％AlCl₃溶液中，得到改性苯乙烯/CMC的水凝珠，所得到的目标产物在真空冷冻下干燥处理得最终产物。