8-羥基喹啉改性胺基殼聚糖鈾吸附劑的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于鈾礦冶金技術領域，具體涉及種新型球狀殼聚糖骨架吸附劑的制備方 法，該吸附劑可應用于鈾礦冶金中的離子交換工藝過程。
【背景技術】
[0002] 生物吸附重金屬是一個新興的研宄領域，在近十幾年中對生物吸附重金屬的研宄 取得了較大進展，大量研宄表明一些微生物如細菌、真菌、藻類以及生物高分子等對金屬離 子都有很強的吸附能力。生物吸附（biosorption)是指經過一系列生物化學作用使重金屬 離子被生物材料吸附，這些作用包括絡合、螯合、離子交換、轉化、吸收和無機微沉淀等。生 物吸附法作為回收重金屬或處理重金屬污染的一項新技術與其它同類技術（如化學沉淀、 活性炭吸附、離子交換、電滲析等）相比具有以下優點：（1)生物吸附材料來源廣泛，品種 豐富，成本低；（2)吸附速度快、吸附量大、選擇性好；（3)處理效率高，pH值和溫度范圍寬； (4)投資小，運行費用低，可有效地選擇回收一些貴重金屬；（5)用一般的化學方法就可以 解吸生物材料上吸附的金屬離子，且解吸后的生物材料可再次吸附。由于生物吸附法具有 以上顯著的優點，因而在含鈾水溶液的分離提純和廢水處理領域受到了人們的日益重視和 青睞[Das N. Hydrometallurgy，2010,103(1-4) :180-189]。生物吸附技術在分離提純鈾及 處理低含量放射性廢水方面有著廣闊的前景，深入進行這方面的研宄，具有較好的經濟價 值和社會效益。
[0003] 通過生物高分子材料改性來模擬生物吸附過程能有效地對單一金屬進行分離， 已經受到科學家們的普遍關注。生物高分子材料有纖維素、木質素、甲殼質、殼聚糖、蛋白質 和核酸等，這些材料來源廣泛，成本低是金屬生物吸附分離令人關注的重要方面。這些生物 高分子材料可以進行化學修飾，引入對金屬識別的活性基團，從而達到吸附單一金屬離子 的目的。化學修飾具有靈活可控的特點，也是生物高分子材料令人青睞的獨特之處。
[0004] 殼聚糖（Chitosan)是甲殼素脫乙酰基產物，其分子中含有氨基、羥基，能與重金 屬離子形成穩定的絡合物，因而在重金屬冶金和廢水處理中研宄較多。殼聚糖及其衍生 物具有成本低、可生物降解、有生物相容性、無毒、生物親和性好、易于化學改性等優點，因 而被廣泛應用于水處理、膜技術、醫藥、生物工程、紡織等領域，是很有前景的生物高分子 [Muzzarelli R A A. Carbohydrate polymers, 2011，84(1) :54-63]。殼聚糖本身也是金屬 離子的吸附劑，但由于殼聚糖是一種線形聚合物，在酸性條件下易軟化流失，應用過程中受 到限制，通常采用交聯或化學修飾的途徑來改善殼聚糖的物理性能。本發明以殼聚糖作骨 架制備球狀的8-羥基喹啉改性胺基殼聚糖吸附劑并用于鈾離子的吸附，未見文獻報導。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是為了解決殼聚糖吸附材料在酸性條件下應用受限的問題，提供了 一種分子為網狀結構，產物有一定機械性能，同時對鈾具有良好吸附性能的球狀殼聚糖骨 架吸附劑的制備方法；所制備的殼聚糖骨架吸附劑有望應用于鈾礦冶工藝中離子交換過 程。
[0006] 為了實現上述目的，本發明的技術方案為，一種8-羥基喹啉改性胺基殼聚糖鈾吸 附劑的制備方法，其原理為將殼聚糖醋酸溶液滴加到氫氧化鈉溶液中，得到凝膠狀殼聚糖 微球；然后利用多步反應，依次與戊二醛、環氧氯丙烷、乙二胺及8-羥基喹啉等反應，得到 8-羥基喹啉改性胺基殼聚糖吸附劑，其結構式為：
[0007]
【主權項】
1. 一種8-羥基喹啉改性胺基殼聚糖鈾吸附劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟1，配置殼聚糖溶液；室溫下將1重量份的殼聚糖加入到20~80重量份質量百分 比為2 %的乙酸溶液中，攪拌使其溶解； 步驟2,將步驟制備的1的殼聚糖溶液逐滴加到盛有30~60重量份的0. lmol/L NaOH 溶液中并攪拌，形成的凝膠狀殼聚糖微球；對其進行過濾后，用去離子水洗滌3次； 步驟3,往步驟2的所得物中加入20~50重量份的甲醇后進行懸浮，再加入3~6重 量份的5%戊二醛溶液，室溫下攪拌反應2h，升溫至70°C繼續反應5h后，對產物過濾，再用 去離子水洗滌3次； 步驟4,往步驟3的所得物中加入30~60重量份的異丙醇；稱取2重量份的環氧氯丙 烷溶于5~10重量份的丙酮、水的混合液中后，將其加入到異丙醇中，丙酮與水的體積比 為1 :1 ;向異丙醇中緩慢加入2重量份的環氧氯丙烷，60°C攪拌反應24h，過濾，去離子水洗 滌3次； 步驟5,往步驟4的所得物中加入40~50重量份的乙醇溶液，乙醇溶液中乙醇與水體 積比為1 :1 ;再加入1~4重量份的乙二胺，在60°C下攪拌反應15h后，對產物過濾，再用去 離子水洗滌3次； 步驟6,往步驟5的所得物中加入30~60重量份的乙醇，再加入0. 7~1. 2重量份的 多聚甲醛及0. 9~1. 3重量份的8-羥基喹啉，在75~85°C攪拌回流反應4~6h，對產物 過濾，再去離子水洗滌3次，45°C下真空干燥； 上述步驟中的"攪拌"均指機械攪拌。
2. 如權利要求1所述的一種8-羥基喹啉改性胺基殼聚糖鈾吸附劑的制備方法，其特征 在于步驟1中機械攪拌速度為300~400r/min。
3. 如權利要求1所述的一種8-羥基喹啉改性胺基殼聚糖鈾吸附劑的制備方法，其特征 在于步驟1中將1重量份的殼聚糖加入到50重量份質量百分比為2%的乙酸溶液中攪拌溶 解。
4. 如權利要求1所述的一種8-羥基喹啉改性胺基殼聚糖鈾吸附劑的制備方法，其特征 在于步驟3中往步驟2的所得物中加入30重量份的甲醇后進行懸浮。
【專利摘要】本發明公開了一種8-羥基喹啉改性胺基殼聚糖鈾吸附劑的制備方法，具體步驟為：將殼聚糖醋酸溶液滴加到氫氧化鈉溶液中，得到凝膠狀殼聚糖微球；然后利用多步反應，依次與戊二醛、環氧氯丙烷、乙二胺及8-羥基喹啉等反應，得到8-羥基喹啉改性胺基殼聚糖吸附劑。本發明的效果在于：(1)利用多步反應成功制備球狀8-羥基喹啉改性胺基殼聚糖吸附劑，制備方法簡便。(2)所制備的殼聚糖吸附劑對含鈾溶液有較好吸附效果。對初始濃度為1.0g/L的鈾溶液，經搖床振蕩吸附，吸附容量達到124.0mg/g(干吸附劑)。
【IPC分類】B01J20-30, B01J20-24, C02F1-28, C02F1-62
【公開號】CN104707570
【申請號】CN201410806744
【發明人】陳樹森, 王鳳菊
【申請人】核工業北京化工冶金研究院
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2014年12月22日