一种可高效富集海水中放射性Ra和Co同位素的MnO2-PAN复合纤维材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及水体中放射性核素富集材料制备和应用的，特别是一种用于富集海水中放射性核素的mno2-pan复合纤维材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着我国能源结构变化，我国海岸带兴建和运行了越来越多的核电机组。随之而来的是我国海域环境放射性监测的需求急剧上升。

2、目前我国对海水中226ra、60co、137cs、134cs、54mn等放射性核素的传统分析手段仍然是以共沉淀法为主。采用沉淀剂吸附或共沉淀法富集海水中放射性核素时，往往要求富集处理几十至上百升海水，这种分析处理方法需要通过较为复杂的化学处理流程才能完成富集核素的目的，并且通常耗时在1-2天，由于传统分析手段存在操作复杂、处理时间冗长、劳动强度大等痛点，因此，研发具有高效地、快速地富集海水中放射性核素的材料和技术也越来越迫切。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可高效富集海水中放射性ra和co同位素的mno2-pan复合纤维材料及其制备方法和应用，该复合材料能高效富集海水中的ra同位素和60co，适用于常规海洋放射性监测和同位素海洋学研究。

2、本发明的目的通过以下技术方案来实现：

3、一种可高效富集海水中放射性ra和co同位素的mno2-pan复合纤维材料，所述复合纤维材料以pan纤维材料接枝mno2吸附剂。

4、进一步的，所述复合纤维材料中mno2粒径尺寸为20-50纳米。

5、本发明还提供一种可高效富集海水中放射性ra和co同位素的mno2-pan复合纤维材料的制备方法，包括步骤如下：

6、s1、将短切pan纤维加入超纯水中浸煮搅拌60min；

7、s2、向步骤s1的溶液中加入kmno4溶液，并持续搅拌至纤维材料出现褐色或黑色沉淀，溶液颜色由紫红色变成灰色或棕色，即得mno2-pan复合纤维材料；

8、s3、取出步骤s2制得的mno2-pan复合纤维清洗至不褪色后进行烘干。

9、进一步的，所述步骤s1和步骤s2中控制溶液温度为70-80℃。

10、进一步的，所述pan纤维的粗细为1.5丹尼尔。

11、进一步的，所述步骤s2中kmno4溶液的质量百分数为4-10％。

12、进一步的，所述步骤s3中清洗用水为超纯水或无镭自来水。

13、进一步的，所述步骤s3中烘干温度为40-60℃。

14、进一步的，制备的mno2-pan复合纤维材料中mno2粒径尺寸为20-50纳米。

15、本发明还提供一种可高效富集海水中放射性ra和co同位素的mno2-pan复合纤维材料的应用，所述应用为mno2-pan复合纤维材料用于海水水体中对224ra和60co的富集

16、本发明具有以下优点：

17、1、通过在pan纤维上接枝广谱性核素吸附剂mno2制备得到蓬松的mno2-pan复合纤维材料，在pan纤维上形成晶体粒径尺寸为20-50纳米的mno2功能团，提供较大的吸附比表面积，能在较短时间内完成对海水中ra同位素和co同位素的富集，富集效率高。

18、2、本发明的mno2-pan复合纤维材料制作简便，成本低廉，能克服现有放射性核素富集方法耗时费力的困难，减轻海上工作人员的劳累程度、提升海洋环境监测水平和效率，为核安全和应急系统中针对核污染海水环境中关键核素的快速检测提供新的技术手段。

技术特征：

1.一种可高效富集海水中放射性ra和co同位素的mno2-pan复合纤维材料，其特征在于：所述复合纤维材料以pan纤维材料接枝mno2吸附剂。

2.根据权利要求1所述的一种可高效富集海水中放射性ra和co同位素的mno2-pan复合纤维材料，其特征在于：所述复合纤维材料中mno2粒径尺寸为20-50纳米。

3.一种可高效富集海水中放射性ra和co同位素的mno2-pan复合纤维材料的制备方法，其特征在于：包括步骤如下：

4.根据权利要求3所述的一种可高效富集海水中放射性ra和co同位素的mno2-pan复合纤维材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s1和步骤s2中控制溶液温度为70-80℃。

5.根据权利要求3所述的一种可高效富集海水中放射性ra和co同位素的mno2-pan复合纤维材料的制备方法，其特征在于：所述pan纤维的粗细为1.5丹尼尔。

6.根据权利要求3所述的一种可高效富集海水中放射性ra和co同位素的mno2-pan复合纤维材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中kmno4溶液的质量百分数为4-10％。

7.根据权利要求3所述的一种可高效富集海水中放射性ra和co同位素的mno2-pan复合纤维材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中清洗用水为超纯水或无镭自来水。

8.根据权利要求3所述的一种可高效富集海水中放射性ra和co同位素的mno2-pan复合纤维材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中烘干温度为40-60℃。

9.根据权利要求3所述的一种可高效富集海水中放射性ra和co同位素的mno2-pan复合纤维材料的制备方法，其特征在于：制备的mno2-pan复合纤维材料中mno2粒径尺寸为20-50纳米。

10.根据权利要求1或2所述的一种可高效富集海水中放射性ra和co同位素的mno2-pan复合纤维材料的应用，其特征在于：所述应用为mno2-pan复合纤维材料用于海水水体中对224ra和60co的富集。

技术总结
本发明公开了一种用于富集海水中放射性核素的MnO<subgt;2</subgt;‑PAN复合纤维及其制备方法和应用，本发明提供的复合纤维材料以PAN纤维材料接枝MnO<subgt;2</subgt;吸附剂。制备方法以短切PAN纤维，通过接枝反应在PAN纤维表面生出MnO<subgt;2</subgt;功能团，制备得到蓬松的MnO<subgt;2</subgt;‑PAN复合纤维材料具有较大的吸附比表面积，能在较短时间内完成对海水中Ra同位素和Co同位素的富集，富集效率高，能克服现有放射性核素富集方法耗时费力的困难，有助于减轻海上工作人员的劳累程度、提升海洋环境监测水平和效率，为核安全和应急系统中针对核污染海水环境中关键核素的快速检测提供新的技术手段。

技术研发人员：钟强强,林静,王浩,王求贵,陈随缘,纪建达
受保护的技术使用者：自然资源部第三海洋研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15