用于在模拟人体环境下去除铀的苏叶衍生物的制备及应用

1.本发明涉及铀去除技术领域，具体涉及一种用于在模拟人体环境下去除铀的苏叶衍生物的制备及应用。


背景技术：

2.伴随现代工业的不断发展，石油、煤炭等传统不可再生能源不断被消耗，同时也面临着资源枯竭的问题。为解决这个难题，开发清洁、低碳的新能源已成为世界各国的重要课题。今后几十年中，核能被认为是唯一一种成熟的、连续的、大规模的能源，以满足不断增长的能源需求。铀在发展核能源的过程中，可以得到有效利用，在给人类带来经济利益的同时，也产生了对人类有害的放射性物质。铀矿资源丰富，放射性强，半衰期长，生物毒性强，是环境中最危险的重金属元素之一。
3.铀元素是一种自然存在的锕系元素，它具有
234
u、
235
u、
238
u三种天然放射性同位素。铀是一种高毒性的放射性核素，可通过呼吸、消化道吸收、弹片植入和伤口沾染等途径进入人体，铀主要以六价氧化物铀酰离子(uo
22+
)的形式进入人体。铀矿资源中的铀中毒不仅会引起急性和慢性化学中毒，而且会使人体遭受持续的内部照射，从而导致严重的辐射生物效应，包括急性和慢性辐射损伤和长期辐射效应。铀主要通过胃肠和肾脏进入体内，但排出速度较慢，因此合理使用铀促排剂可加速核素的排出，减少肝、肾等组织和器官的化学损伤，减少辐射所致的组织损伤，降低致癌可能性，对人类健康具有重要意义。
4.铀矿中毒后，最佳的促排解毒方法是使用螯合剂，螯合剂与铀形成稳定的螯合物，最后通过尿液、粪便等迅速排出体外，达到解毒目的。传统的铀中毒的治疗方法为静脉滴注碳酸氢钠溶液，但由于在治疗过程中碳酸氢钠用量过多，常导致人体酸碱平衡失调，电解质紊乱，治疗效果不佳。dtpa是美国食品和药品管理局批准的治疗药物，但dtpa对铀的促排作用不大，而且螯合选择性差，它能与体内许多重要元素(zn、fe、cu、mn等)螯合，导致这些金属元素的过度排出，并长期或长期地使用可造成肾脏损伤、致畸甚至死亡。
5.当前促排剂的研究热点主要有邻苯二酚(cam)、羟基吡啶酮(hopo)和有机磷酸酯等。钛试剂(tiron)是一种以邻苯二酚为基本结构的钛铁剂(tiron)，对体内六价铀具有良好的促排作用，在降低动物死亡率方面优于dtpa，但它必须在中毒3h内和高剂量(300μmol kg-1
)条件下才能发挥解毒作用。用仿生学原理设计的羟基吡啶酮螯合剂，虽然有良好的排钚作用，但对铀的促排作用较差。
6.根据上述促排剂存在的问题以及中药独特的药理特性，提出一种新的中药促排剂苏叶，该促排剂对模拟人体环境中的铀有很强的去除能力，且生物相容性高。


技术实现要素：

7.本发明旨在基于目前促排剂存在的问题以及中药的独特药理性质，提出一种新型的中药促排剂zn-al ldh苏叶衍生物，其对模拟人体环境下的铀具有较强的去除能力、较高的生物相容性。
8.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。
9.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于在模拟人体环境下去除铀的苏叶衍生物的制备方法，包括以下步骤：
10.步骤一、将苏叶制成粉末，过筛，得到苏叶粉末；
11.步骤二、将尿素加入含有zncl2和alcl3的均相水溶液中，在一定温度下搅拌回流一段时间后，洗涤、干燥过夜，得到zn-al ldh；
12.步骤三、在氮气保护下，将zn-al ldh与苏叶粉末加入纯水中，在一定温度下搅拌回流一段时间，过滤，洗涤、干燥，得到zn-al ldh@苏叶衍生物。
13.优选的是，所述步骤一中，将苏叶在打粉机中搅拌打成粉末；过筛的筛子目数为80～200目。
14.优选的是，所述步骤二中，含有zncl2和alcl3的均相水溶液的配制方法为：在每100ml纯水中加入3
×
10-2
mol的zncl2和4.8
×
10-3
mol的alcl3；所述尿素与zncl2的摩尔比为0.5:3
×
10-2
。
15.优选的是，所述步骤二中，一定温度为70～90℃，一段时间为8～12h，干燥温度为50～70℃，干燥时间为24h。
16.优选的是，所述步骤三中，苏叶粉末与zn-al ldh的质量比例为1～2:1～2、苏叶粉末与纯水的质量比为1～2:100。
17.优选的是，所述步骤三中，一定温度为70～90℃，一段时间为8～10h，干燥温度为50～70℃，干燥时间为12h。
18.本发明还提供一种如上述的制备方法制备的zn-al ldh@苏叶衍生物在模拟人体环境下去除铀的应用，将zn-al ldh苏叶衍生物与含u(ⅵ)的溶液混合，在37℃的水浴摇床中进行模拟吸附去除铀；所述含u(ⅵ)溶液通过hepes缓冲液配置而成，ph＝7.4。
19.本发明还提供一种如上述的制备方法制备的zn-al ldh@苏叶衍生物在模拟人体环境下去除铀的应用，将zn-al ldh苏叶衍生物与含u(ⅵ)以及其他金属离子的溶液混合，在37℃的水浴摇床中进行模拟吸附去除铀；所述含u(ⅵ)以及其他金属离子的溶液通过hepes缓冲液配置而成，ph＝7.4。
20.本发明至少包括以下有益效果：
21.本发明采用插层法合成了zn-al ldh@苏叶衍生物，其方法简单、绿色。zn-al ldh@苏叶衍生物在对铀的吸附性能研究过程中显示出较高的去除率。特别是在模拟人体环境下对铀有很较高的选择性，中药的生物相容性也促进了材料的实际应用。因此，该苏叶材料在促排方面具有一定的应用前景。
22.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明：
23.图1为本发明实施例1的zn-al ldh@苏叶衍生物在吸附前后xrd图；
24.图2为本发明的zn-al ldh@苏叶衍生物在吸附前后的ftir图；
25.图3为本发明实施例1的zn-al ldh@苏叶衍生物的吸附动力学图；
26.图4为本发明实施例1的zn-al ldh@苏叶衍生物的吸附等温线图；
27.图5为本发明zn-al ldh@苏叶衍生物的在不同浓度下的吸附量曲线(将zn-al ldh苏叶衍生物(4mg)与10ml不同浓度的含u(ⅵ)的溶液混合，在37℃的水浴摇床中进行模拟吸附去除铀(12h)；所述含u(ⅵ)溶液通过hepes缓冲液(15mm)配置而成，ph＝7.4)；
28.图6为本发明实施例1的zn-al ldh@苏叶衍生物在模拟人体环境下多种混合离子共存下，材料对u(ⅵ)的去除率效果图。
具体实施方式：
29.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
30.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
31.实施例1：
32.步骤一、将苏叶在打粉机中搅拌打成粉末，过筛，得到苏叶粉末；
33.步骤二、在100ml纯水中加入3
×
10-2
mol的zncl2和4.8
×
10-3
mol的alcl3，得到均相水溶液；将0.5mol尿素加入含有zncl2(3
×
10-2
mol)、alcl3(4.8
×
10-3
mol)的均相水溶液中，在80℃下搅拌12h，反应结束后过滤、洗涤并于60℃干燥24h得zn-al ldh；
34.步骤三、将1g zn-al ldh与1g苏叶粉末溶于100ml纯水中，在氮气气氛下，80℃下搅拌10h；反应结束后过滤、洗涤并与60℃干燥12h，得到zn-al ldh@苏叶衍生物(1:1)，即zn-al ldh@pf(1:1)。
35.实施例2：
36.步骤一、将苏叶在打粉机中搅拌打成粉末，过筛，得到苏叶粉末；
37.步骤二、在100ml纯水中加入3
×
10-2
mol的zncl2和4.8
×
10-3
mol的alcl3，得到均相水溶液；将0.5mol尿素加入含有zncl2(3
×
10-2
mol)、alcl3(4.8
×
10-3
mol)的均相水溶液中，在80℃下搅拌12h，反应结束后过滤、洗涤并于60℃干燥24h得zn-al ldh；
38.步骤三、将1g zn-al ldh与2g苏叶粉末溶于100ml纯水中，在氮气气氛下，80℃下搅拌10h；反应结束后过滤、洗涤并与60℃干燥12h，得到zn-al ldh@苏叶衍生物(1:2),即zn-al ldh@pf(1:2)。
39.实施例3：
40.步骤一、将苏叶在打粉机中搅拌打成粉末，过筛，得到苏叶粉末；
41.步骤二、在100ml纯水中加入3
×
10-2
mol的zncl2和4.8
×
10-3
mol的alcl3，得到均相水溶液；将0.5mol尿素加入含有zncl2(3
×
10-2
mol)、alcl3(4.8
×
10-3
mol)的均相水溶液中，在80℃下搅拌12h，反应结束后过滤、洗涤并于60℃干燥24h得zn-al ldh；
42.步骤三、将2g zn-al ldh与1g苏叶粉末溶于100ml纯水中，在氮气气氛下，80℃下搅拌10h；反应结束后过滤、洗涤并与60℃干燥12h，得到zn-al ldh@苏叶衍生物(2:1)，即zn-al ldh@pf(2:1)。
43.在以上技术方案的基础上，本发明进一步提供了上述材料用于去除模拟人体环境下铀的应用，并且探究了该材料对铀的去除机理。苏叶是我国的传统中药，含有挥发油、黄酮、酚酸等多种成分，有抗病毒、清除自由基的作用。苏叶中富含的挥发油成分具有羟基和
羧基，其结构和官能团协同对铀有很好的螯合作用；此外，黄酮类物质和酚类物质具有较多的酚羟基，对铀也有很好的螯合作用。
44.实施例4：
45.一种如上述的制备方法制备的zn-al ldh@苏叶衍生物(分别取实施例1～3制备的zn-al ldh@苏叶衍生物)在模拟人体环境下去除铀的应用，将zn-al ldh苏叶衍生物(4mg)与10ml含u(ⅵ)的溶液混合，在37℃的水浴摇床中进行模拟吸附去除铀(12h)；所述含u(ⅵ)溶液通过hepes缓冲液(15mm)配置而成，初始浓度10mg/l，ph＝7.4。
46.实施例5：
47.本发明还提供一种如上述的制备方法制备的zn-al ldh@苏叶衍生物(实施例1制备的)在模拟人体环境下去除铀的应用，将zn-al ldh苏叶衍生物(4mg)与10ml含u(ⅵ)(10mg/l)以及其他金属离子(ca离子100ppm，mg离子24ppm，其余离子的浓度都是1ppm)的溶液混合，在37℃的水浴摇床中进行模拟吸附去除铀12h；所述含u(ⅵ)以及其他金属离子的溶液通过hepes缓冲液(15mm)配置而成，ph＝7.4。
48.如图1和图2所示，xrd和红外图证实了zn-al ldh的成功合成以及苏叶与zn-al ldh的负载成功。
49.苏叶衍生物对铀的吸附等温实验表明，其对u(ⅵ)的最大吸附容量分别为263mg/g，在zn-al ldh与苏叶比例为1:1时，吸附量最大，见图4和图5。
50.如图6所示，苏叶原材料在模拟人体环境的多种混合离子共存下，材料对u(ⅵ)的去除率为85％～90％，明显优于其他离子(ca
2+
、mg
2+
、co
2+
、ni
2+
、cu
2+
、zn
2+
)。
51.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。