分）为修饰的聚多巴胺壳层，平均厚度为20nm。
[0033] 实施例2 :磁性仿生吸附剂在处理酸性含铀废水中的应用
[0034] 移取浓度为100mg/L的铀溶液25mL于锥形瓶中，用lmol/L ΗΝ03或lmol/L的 NaOH溶液调节其pH为3. 0,加入实施例1所得的磁性仿生吸附剂0. 05g，超声10min后，在 25±0. 2°C的恒温空气浴内以240r/min振荡72h。用磁铁分离吸附剂后，取出上清液样品， 在待测水样中依次加入lmol/L的酒石酸缓冲液、盐酸羟胺-尿素溶液和偶氮砷III指示剂 并定容，用分光光度法测定溶液中铀的质量浓度，根据吸附平衡公式计算出吸附剂对铀的 去除率E = 8. 1%。
[0035] 实施例3 :磁性仿生吸附剂在处理酸性含铀废水中的应用
[0036] 移取浓度为100mg/L的铀溶液25mL于锥形瓶中，用lmol/L ΗΝ03或lmol/L的 NaOH溶液调节其pH为3. 5,加入实施例1所得的磁性仿生吸附剂0. 05g，超声lOmin后，在 25±0. 2°C的恒温空气浴内以240r/min振荡72h。用磁铁分离吸附剂后，取出上清液样品， 在待测水样中依次加入lmol/L的酒石酸缓冲液、盐酸羟胺-尿素溶液和偶氮砷III指示剂 并定容，用分光光度法测定溶液中铀的质量浓度，根据吸附平衡公式计算出吸附剂对铀的 去除率E = 22. 3%。
[0037] 实施例4 :磁性仿生吸附剂在处理酸性含铀废水中的应用
[0038] 移取浓度为100mg/L的铀溶液25mL于锥形瓶中，用lmol/L ΗΝ03和lmol/L的 NaOH溶液调节其pH为4. 0,加入实施例1所得的磁性仿生吸附剂0. 05g，超声lOmin后，在 25±0. 2°C的恒温空气浴内以240r/min振荡72h。用磁铁分离吸附剂后，取出上清液样品， 在待测水样中依次加入lmol/L的酒石酸缓冲液、盐酸羟胺-尿素溶液和偶氮砷III指示剂 并定容，用分光光度法测定溶液中铀的质量浓度，根据吸附平衡公式计算出吸附剂对铀的 去除率E = 23. 5%。
[0039] 实施例5 :磁性仿生吸附剂在处理酸性含铀废水中的应用
[0040] 移取浓度为100mg/L的铀溶液25mL于锥形瓶中，用lmol/L ΗΝ03和lmol/L的 NaOH溶液调节其pH为4. 5,加入实施例1所得的磁性仿生吸附剂0. 05g，超声lOmin后，在 25±0. 2°C的恒温空气浴内以240r/min振荡72h。用磁铁分离吸附剂后，取出上清液样品， 在待测水样中依次加入lmol/L的酒石酸缓冲液、盐酸羟胺-尿素溶液和偶氮砷III指示剂 并定容，用分光光度法测定溶液中铀的质量浓度，根据吸附平衡公式计算出吸附剂对铀的 去除率E = 31.4%。
[0041 ] 实施例6 :磁性仿生吸附剂在处理酸性含铀废水中的应用
[0042] 移取浓度为100mg/L的铀溶液25mL于锥形瓶中，用lmol/L ΗΝ03和lmol/L的 NaOH溶液调节其pH为5. 0,加入实施例1所得的磁性仿生吸附剂0. 05g，超声lOmin后，在 25±0. 2°C的恒温空气浴内以240r/min振荡72h。用磁铁分离吸附剂后，取出上清液样品， 在待测水样中依次加入lmol/L的酒石酸缓冲液、盐酸羟胺-尿素溶液和偶氮砷III指示剂 并定容，用分光光度法测定溶液中铀的质量浓度，根据吸附平衡公式计算出吸附剂对铀的 去除率E = 90. 5%。
[0043] 实施例7 :磁性仿生吸附剂在处理酸性含铀废水中的应用
[0044] 移取浓度为100mg/L的铀溶液25mL于锥形瓶中，用lmol/L ΗΝ03和lmol/L的 NaOH溶液调节其pH为5. 5,加入实施例1所得的磁性仿生吸附剂0. 05g，超声lOmin后，在 25±0. 2°C的恒温空气浴内以240r/min振荡72h。用磁铁分离吸附剂后，取出上清液样品， 在待测水样中依次加入lmol/L的酒石酸缓冲液、盐酸羟胺-尿素溶液和偶氮砷III指示剂 并定容，用分光光度法测定溶液中铀的质量浓度，根据吸附平衡公式计算出吸附剂对铀的 去除率E = 91. 3%。
[0045] 实施例8 :磁性仿生吸附剂在处理酸性含铀废水中的应用
[0046] 移取浓度为lOOmg/L的铀溶液25mL于锥形瓶中，用lmol/L ΗΝ03和lmol/L的 NaOH溶液调节其pH为6. 0,加入实施例1所得的磁性仿生吸附剂0. 05g，超声lOmin后，在 25±0. 2°C的恒温空气浴内以240r/min振荡72h。用磁铁分离吸附剂后，取出上清液样品， 在待测水样中依次加入lmol/L的酒石酸缓冲液、盐酸羟胺-尿素溶液和偶氮砷III指示剂 并定容，用分光光度法测定溶液中铀的质量浓度，根据吸附平衡公式计算出吸附剂对铀的 去除率E = 97. 3%。
[0047] 图3所示为酸性含铀溶液的pH值对磁性仿生吸附剂去除铀效率的影响，在pH多5 的100mg/L酸性含铀溶液中，磁性仿生吸附剂对铀的吸附容量达到了 50mg/g以上，去除率 达到90%以上。
[0048] 实施例9 :磁性仿生吸附剂的再生与循环利用
[0049] 选择0. lmol/L(NH4)2C03溶液作为铀的解吸剂，实施例6中达到吸附平衡后的磁 性仿生吸附剂经磁铁分离后，用去离子水洗涤4~5次，以去除表面未吸附的铀溶液，真空 60°C干燥12h后，转入到锥形瓶中，并加入25mL的0. lmol/L (NH4) 20)3溶液，在25±0. 2°C的 恒温空气浴内以240r/min振荡8h，磁铁分离固体后，取出上清液样品，用电感耦合等离子 体光谱仪（ICP-0ES)测定铀的质量浓度，根据吸附平衡公式计算铀的洗脱率达到96%，如 表1所示，磁性仿生吸附剂循环复用3次后，其吸附性能无明显降低。
[0050] 表1磁性仿生吸附剂吸附铀的循环使用性能
【主权项】
1. 一种磁性仿生吸附剂，其特征在于，其是以Fe304磁性纳米颗粒为核芯，以聚多巴胺 为壳层的核壳结构吸附剂。2. 根据权利要求1所述一种磁性仿生吸附剂，其特征在于，所述磁性仿生吸附剂的粒 径为200~300nm;核芯Fe304的粒径为190~220nm;壳层聚多巴胺厚度为5~80nm。3. -种磁性仿生吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 将六水合三氯化铁、无水醋酸钠溶解于乙二醇中，并加入PSSMA作为表面活性剂， 搅拌均匀，200°C反应8~10h，所制备的Fe304微球冷却后，用乙醇和去离子水交替洗涤4~ 5次，35°C下真空干燥12h，制得粒径为190~220nm的Fe304磁性纳米颗粒； (2) 将Fe304分散于三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中，溶剂为乙醇/水溶液，缓慢加入多巴 胺盐酸盐的乙醇/水溶液，控制反应体系温度为25°C，持续搅拌下反应2. 5~24h;磁铁分 离产品后，用去离子水和乙醇交替洗3~4次，45°C下真空干燥12h，制得磁性仿生吸附剂。4. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（1)中的反应体系中，各组 分质量比为：六水合三氯化铁：PSSMA:无水醋酸钠：乙二醇=(0. 95~1. 05) : (0. 95~ 1. 05) : (2. 9 ~3. 1) : (44 ~46)。5. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（2)中，所述缓冲溶液的pH为 8. 48~8. 52,通过0. 5mol/L的盐酸进行调节，溶剂乙醇/水溶液中乙醇和水的体积比为 1: (1~10)，用量为2.6g三羟甲基氨基甲烷每lgFe304; 所述多巴胺盐酸盐的乙醇/水溶液的溶剂中乙醇和水的体积比为1: (1~10)，加入量 为1. 9~2.lg多巴胺盐酸盐每lgFe304。6. -种磁性仿生吸附剂在处理酸性含铀废水中的应用，其特征在于，所述磁性仿生吸 附剂经过真空干燥后，加入到反应瓶中，加入酸性含铀水溶液，超声lOmin后，在25±0. 2°C 的恒温条件下以240r/min振荡至吸附平衡。7. 根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的酸性含铀水溶液pH= 1~6. 5,其 中铀的浓度为95~105mg/L。8. 根据权利要求7所述的应用，其特征在于，每处理25mL所述酸性含铀水溶液，所需加 入的磁性仿生吸附剂为0. 025~0. 25g。9. 根据权利要求8所述的应用，其特征在于，每处理25mL所述酸性含铀水溶液，所需加 入的磁性仿生吸附剂为0. 025~0.lg。10. 根据权利要求7-9任一权利要求所述的应用，其特征在于，所述磁性仿生吸附剂表 面吸附的铀，在25±0. 2°C的恒温条件下采用0.lmol/L(NH4)2C03溶液解吸附，并实现循环 使用。
【专利摘要】本发明涉及一种磁性仿生吸附剂及其在处理酸性含铀废水中的应用。改良了以PSSMA作为表面活性剂制备Fe3O4的溶剂热方法，实现了粒径均一，可大规模合成Fe3O4磁性纳米颗粒；生物分子多巴胺在三羟甲基氨基甲烷缓冲体系下聚合，并包覆在Fe3O4磁性纳米颗粒表面，构建具有核壳结构的新型磁性仿生吸附剂。所述磁性仿生吸附剂因壳层的聚多巴胺结构而具有良好的亲水性和较大的比表面积，其表面丰富的官能团对铀在较广的酸度范围内都有很强的吸附能力，对铀的吸附容量大，选择性好，而吸附剂表面吸附的铀也可以用0.1mol/L(NH4)2CO3溶液很容易洗脱下来，利于循环使用。
【IPC分类】C02F1/28, B01J20/30, B01J20/28, C02F101/20, B01J20/26
【公开号】CN105413659
【申请号】CN201510925238
【发明人】吴奉承, 叶钢, 陈靖, 易荣
【申请人】清华大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月14日