[发明专利]一种海水提铀用抗生物污损型聚合肽水凝胶材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种海水提铀用抗生物污损型聚合肽水凝胶材料的制备方法，将含有多肽单体的磷酸盐溶液加入交联剂进行聚合反应获得水凝胶产物，后冷冻干燥获得聚合肽水凝胶材料。该多肽单体序列为ILRWPWWPWRRK‑NH₂。本发明方法合成温度低，工艺简单；且所制备的聚合肽水凝胶材料具有独特的空间结构和配位元素，亲水性好，比表面积高，可同时利用物理吸附和化学配位提高其铀酰离子吸附能力，具有高结合亲和力、高选择性及高抗生物污损活性。

技术领域

本发明涉及新材料领域，尤其涉及一种海水提铀用抗生物污损型聚合肽水凝胶材料及其制备方法和应用。

背景技术

铀作为核电工业的主要燃料受到重视，虽然陆地上已探明的铀矿约760万吨，但无法持续性满足全球性的核能发电需求，因此海水提铀成为了解决铀资源短缺的重要途径。据估计海洋中的铀总量为45亿吨，铀含量比陆地铀矿高1,000倍。为了最大程度提取海洋中的铀资源，有研究团队尝试利用吸附剂进行铀提取分离回收，其中吸附剂包括有机聚合物，金属有机骨架，共价有机物以及生物材料等。但由于海洋环境复杂，铀浓度低(3.3ppb，μgL^-1)，复杂的共存干扰离子和海洋生物污染等问题，目前提铀吸附剂仍未能广泛应用。比如最广泛使用的偕胺肟类吸附剂，由于天然海水中的生物污损性不仅导致其铀吸附能力降低30％，且破坏吸附剂结构，从而降低吸附剂重复使用性的同时增加铀提取的经济成本。目前有人提出将抗菌剂引入铀吸附剂以提高吸附材料的抗污损活性，如CN201711095068.2公开了一种抗菌高分子提铀材料及其制备方法，该制备方法利用引发剂使丙烯酰胺和丙烯腈发生共聚，制备得到聚合物；同时使用等摩尔质量的盐酸胍和1,6-己二胺共聚得到聚六亚甲基盐酸胍；最后交联后得到交联产物；最后将交联产物加入盐酸羟胺溶液中进行偕胺肟化反应获得抗菌高分子提铀材料，但引入的抗菌剂无提铀能力，反而导致铀吸附能力降低，且化学制备工艺复杂，难以规模生产。因此开发具有高选择性和高抗污损活性的提铀新材料迫在眉睫。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种海水提铀用抗生物污损型聚合肽水凝胶材料的制备方法，解决了现有提铀材料存在的提铀效果有限、选择性低，结合亲和力低以及受微生物干扰严重等问题。

本发明提供一种海水提铀用抗生物污损型聚合肽水凝胶材料的制备方法，将一定浓度多肽单体的磷酸盐溶液加入交联剂进行聚合反应获得水凝胶产物，后冷冻干燥获得聚合肽水凝胶材料。所述多肽单体序列为ILRWPWWPWRRK-NH₂。

优选地，多肽单体浓度为200mg/mL。

优选地，交联剂为125μL质量分数为25％的戊二醛。

优选地，聚合反应温度为70℃，反应时间为15min。

另一方面还提供了一种海水提铀用抗生物污损型聚合肽水凝胶材料。

另一方面还提供了一种抗生物污损型聚合肽水凝胶材料在海水提铀中的应用。

采用本发明所提供的一种海水提铀用抗生物污损型聚合肽水凝胶材料的制备方法，利用水溶性多肽在交联剂作用下化学交联制备出聚合物肽水凝胶，合成温度低，工艺简单，干燥即可，无需后处理；所制备的聚合肽水凝胶材料具有独特的空间结构和配位元素，亲水性好，比表面积高(17.97m² g^-1)，同时利用物理吸附和化学配位提高了其铀酰离子吸附能力(129.63mg g^-1)，具有高结合亲和力(K_d＝3.35nM)、高选择性及高抗生物污损活性(99％)。

附图说明

图1为本发明的聚合肽水凝胶PPH-OP11的宏观照片图；

图2为本发明的聚合肽水凝胶PPH-OP11的扫描电镜图；

图3为本发明的聚合肽水凝胶PPH-OP11至PPH-OP6对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的抑菌效果图；