[发明专利]一种处理核废水的富勒烯共价有机框架材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种处理核废水的富勒烯共价有机框架材料的制备方法，利用氧化富勒烯、对苯二酚和甲醛制备的磁性富勒烯碳/气凝胶与对苯二胺和均三苯甲醛形成的共价有机框架相结合进行制备。将其应用于水域环境中放射性元素的吸附，能够实现较好的清除效果。在适当的制备条件下，该材料对水中碘的吸附量可达1735.28 mg/g，去除率高达96.31%；对水中钴的吸附量为35.24 mg/g；对水中锶的吸附量为153.19 mg/g；对氘、氚的去除率达到90.23%和92.07%。材料吸附能力强、制备方式简单，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种处理核废水的富勒烯共价有机框架材料的制备方法。将其

应用于核污染废水处理领域，能够起到对放射性元素有效的吸附处理效果。

背景技术

核能是一种新兴的清洁能源，在生活中应用到的领域越来越多，其中核电站便是核能在生活中应用的一个典型例子。在核能带来便利的同时，其缺点和弊端仍不可忽视，如几次重大核泄漏都带来短期难以修复的灾难。核电站污染废水中主要辐射源来自碘元素（主要为I-131、I-127和I-124，核电站废水中主要含有I-131）、钴元素（主要为Co-16）、锶元素（主要为Sr-90）以及带有放射性的氘（D）和氚（T），这些放射性元素有着放射性强、流动性高、易溶于水和半衰期长的特点，如何对其进行高效谨慎的处理，防止水域中核辐射对环境和生物造成恶劣的影响成为当下急需解决的问题。

水域环境中，放射性碘元素主要以无机碘和有机碘的形式存在。其中无机碘主要包括碘离子（I^-）和碘酸根离子（IO₃^-）等，有机碘主要包括一碘甲烷（CH₃I）和三碘甲烷（CHI₃）等，而钴和锶在废水中均以离子形式存在（Co²⁺、Sr²⁺）。目前，针对放射性元素的去除方法包括：化学试剂法、离子交换法、吸附法和生物处理法等。其中，吸附法以使用成本低、适合大面积处理和无二次污染的特点成为当下研究的热点。

吸附法是指利用吸附材料对水中放射性元素进行处理的一种方法。在吸附过程中，吸附材料通过自身孔隙或表面官能团使含有放射性的物质附着在吸附材料的表面和孔道，从而对放射性元素进行去除。针对放射性元素吸附处理，常用的吸附材料包括：碳基材料（活性炭）、天然无机材料（沸石、滑石等）、有机框架材料（多孔有机聚合物）和生物材料等。经过研究后发现，有机框架材料对放射性元素的吸附符合当前人们的期望。

共价有机框架（COFs）是一类通过有机构筑单元精确排列连接形成的有机多孔晶型聚合物。按照其制备原料，COFs可分为：含硼COFs（COF-1）、氰基聚合COFs（CTF-1）和亚胺基COFs（COF-300）。其中亚胺基COFs按照制备方式又可分为两种，一种是醛与酰肼结合形成的肼型COFs，另一种是醛与胺基发生席夫碱反应形成的席夫碱型COFs。COFs作为一种新型吸附材料，以其高比表面积和孔隙率、稳定性好和含有丰富表面官能团成为放射性元素理想的吸附材料。

结合以上因素，本发明利用磁性富勒烯碳气凝胶作为载体，在其表面接枝构建共价有机框架，制备一种处理核废水的富勒烯共价有机框架材料的制备方法。将其投入核废水处理领域，能够对水中放射性元素进行吸附处理，具备一定的应用前景。

发明内容

本发明提供了一种处理核废水的富勒烯共价有机框架材料的制备方法，其制备流程主要包括以下若干步骤：

（1）按照1:5:5~1:20:20的质量比称取氧化富勒烯（FE）悬浮液、间二苯酚（R）和甲醛（F），将三者充分搅拌，搅拌过程中向混合溶液中加入0.5~1.5 mol/L碳酸钠（Na₂CO₃）溶液，继续搅拌至充分混合。将混合溶液置入80~95℃的恒温干燥箱中反应7 d，制得FE/RF初产物，将初产物冷冻干燥后制得富勒烯碳气凝胶（FE/RF）。