[发明专利]用于海水提铀的偕胺肟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偕胺肟功能化的魔芋葡甘聚糖海绵的制备方法，包括以下步骤：通过冰模板法获得KGM海绵；采用2‑溴异丁酸乙酯修饰KGM海绵；将CuBrsubgt;2/subgt;溶解在碳酸亚乙酯中，加热，加入丙烯腈和三(2‑二甲基氨基乙基)胺，充氮气，加入L(+)‑抗坏血酸和修饰后的KGM海绵，反应，产物洗涤，干燥，得到产物，将产物加入盐酸羟胺溶液中，加热，过滤，得到的固体再次加入盐酸羟胺溶液中，加热，过滤、洗涤、干燥，得到偕胺肟功能化的KGM海绵。采用本发明的偕胺肟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，UOsubgt;2/subgt;supgt;2+/supgt;的最大理论提取容量高于500mg/g，尤其是在模拟海水条件下，具有较高的选择性和可重复使用性。

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偕胺肟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快速增长，核能已引起人们对高能量密度，绿色和清洁能源的广泛关注。铀是核工业可持续发展的基础资源，也是核能的重要战略资源。但是随着核能不断的发展，核燃料铀的安全性问题也越来越引人担忧。幸运的是，海水中大约有45亿吨铀，占世界铀储量的99.9％，足以支撑人类数千年。与陆上采矿相比，从海水中提取铀对环境更加友好，它可以获取大量铀资源，而对环境几乎没有污染。因此，从海水中回收铀被认为是最具挑战性和回报性的核燃料资源研究与开发项目。然而，海水是一个高度复杂的基质，铀的含量极低以及大量并存的阳离子，这为铀的富集带来了激烈的竞争。因此，如果能够研究一种稳定，有效和可重复使用的从海水中提取铀的技术，那么海水中的铀将成为一种取之不尽、用之不竭的能源，足以确保人类能源的可持续发展。

目前，与共沉淀蒸发，浓缩，溶剂萃取和膜分离方法相比，吸附法具有操作简单，能耗低，富集能力大，速度快等特点，是公认的从海水中提取铀的最有前景的方法。吸附方法的核心是选择和制备优良的吸附材料。从海水中提取铀的先进技术是使用含有偕胺肟(-C(NH₂)NOH)的吸附剂，是因为偕胺肟功能基团在高盐度海水中对铀酰离子具有高度螯合亲和力和选择性。然而，现有技术中的合成的聚合物吸附剂还存在一些问题，例如较差的机械性能，不规则的孔径和较低的表面积，这使得在提取铀过程中难以取得重大突破。

生物质材料由于具有可重复性，稳定性，低成本，生产工艺简单等诸多优点，已经引起了广泛关注。而且，生物质材料因其具有大的比表面积，强的离子交换能力，高的孔隙率和大量的含氧官能团而表现出从海水中提取铀的巨大潜力。但是生物质材料的主要问题之一是热机械性能低，这就限制了生物质材料的发展，因此有必要研究生物质材料的改性。

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偕胺肟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2～4质量份KGM加入80～120体积份水中，室温下搅拌24h，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0.5～2质量份KGM海绵和25～35体积份DMF加入反应器中，在室温下搅拌1～3h，然后加入15～25体积份三乙胺和25～35体积份2-溴异丁酸乙酯，将反应器在搅拌状态下进行冰浴反应48h，过滤收集产物，依次用氯仿和乙醇洗涤，然后放置在真空冷冻干燥箱中反应48h，得到干燥产物；