一种用于吸附锶离子的无粘结剂A型沸石微球吸附材料及其制备方法和应用

本发明涉及材料制备，特别涉及一种用于吸附锶离子的无粘结剂a型沸石微球吸附材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、锶的天然稳定同位素主要包括84sr、86sr、87sr和88sr，另外还有31种不稳定同位素，寿命最长的不稳定同位素是90sr，半衰期为28.9年。89sr作为一种亲骨性放射性核素，在人体中参与骨矿物物质代谢，并用其辐射效应杀死癌细胞，但是，如果90sr被吸入或食入动物体内，会有约l％会蓄积在血液以及软组织中，约20％～30％会沉积在造血骨骼系统与骨髓中，产生高能β射线造成骨髓与骨骼组织的严重损伤，引发癌症与白血病。因此，90sr被认为是对健康影响最大的核素之一，如何去除放射性废水中的放射性sr2+，对人类及一切生物活动有着重要意义。

2、4a沸石分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，比表面积大，可以把直径小的分子吸附到孔腔内部，其内部具有均匀的微孔结构，可与环境中的离子进行离子交换而不改变晶体结构，4a沸石分子筛因其特殊的离子交换能力及吸附性能在吸附领域具有较好的应用前景。

3、然而，沸石常用水热合成法制备，由于水热合成的沸石颗粒小，在水溶液中的分散度较高，导致沸石在吸附放射性核素90sr后很难从水溶液中分离出来。虽然用离心的方式可以将沸石从水溶液中分离出来，但是分离的效果不尽理想，成本较高，而且很容易造成二次污染。

技术实现思路

1、发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于吸附锶离子的无粘结剂a型沸石微球吸附材料及其制备方法和应用，采用生物有机分子辅助浸渍-凝胶-水热法，先合成二氧化硅/壳聚糖杂化微球，接着制备a型沸石/壳聚糖杂化微球，最后将a型沸石/壳聚糖杂化微球煅烧得到无粘结剂a型沸石微球。本发明制备的无粘结剂a型沸石微球吸附材料对溶液中的锶离子具有优秀的选择吸附性，吸附效果好，稳定性强，容易实现固液分离。而且，无粘结剂a型沸石微球吸附材料可循环使用，无二次污染。

2、技术方案：本发明提供了一种用于吸附锶离子的无粘结剂a型沸石微球吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

3、s1：将壳聚糖与硅溶胶加入到去离子水中，随后再将醋酸水溶液逐滴加入并不断搅拌，得壳聚糖-硅溶胶-醋酸凝胶；

4、s2：将所述壳聚糖-硅溶胶-醋酸凝胶逐滴滴入氢氧化钠溶液中，得二氧化硅/壳聚糖杂化微球；

5、s3：将所述二氧化硅/壳聚糖杂化微球封闭在盛有铝酸钠溶液的聚丙烯瓶中浸渍，加热；接着取出所述聚丙烯瓶中的微球，过滤、洗涤、干燥，得a型沸石/壳聚糖复合微球；

6、s4：将所述a型沸石/壳聚糖复合微球在空气中煅烧；接着将煅烧后的微球封闭在na2o/al2o3/sio2/h2o合成溶液中，加热，进行二次生长，得无粘结剂a型沸石微球吸附材料。

7、进一步地，s1中，所述壳聚糖脱乙酰度≥90%；所述硅溶胶的浓度为30wt%；所述醋酸水溶液的浓度为20wt%-40wt%。

8、进一步地，s1中，所述壳聚糖-硅溶胶-醋酸溶胶中壳聚糖与硅溶胶的质量分数比为1∶（1～5）。

9、进一步地，s2中，所述氢氧化钠溶液的浓度为1wt%-10wt%。

10、进一步地，s2中，使用注射器将所述壳聚糖-硅溶胶-醋酸凝胶逐滴滴入氢氧化钠溶液中。

11、进一步地，s3中，所述浸渍的时间为12h-24h；

12、s3中，所述加热的具体条件为：加热温度为60℃-120℃，加热时间为1h-4h。

13、进一步地，s3中，所述a型沸石/壳聚糖复合微球中，通过水热反应生成的沸石分子筛孔径为4a。

14、进一步地，s4中，所述na2o/al2o3/sio2/h2o合成溶液的摩尔比为2∶1∶2∶120；

15、s4中，煅烧后的微球与na2o/al2o3/sio2/h2o合成溶液的质量比为1∶（5～10）。

16、优选地，s4中，所述加热的具体条件为：加热温度为80℃-120℃，加热时间为2h-4h；

17、s4中，所述煅烧的具体条件为：煅烧温度为300℃-600℃，煅烧时间为2h-5h。

18、本发明还提供了一种如上述任一项所述方法制备的无粘结剂a型沸石微球吸附材料在吸附吸附锶离子中的应用，包括以下步骤：将所述无粘结剂a沸石微球吸附材料加入色谱分离柱中，接着向所述色谱分离柱通入含有锶离子的废水，吸附结束后从色谱分离柱中取出所述无粘结剂a沸石微球吸附材料。

19、本发明的原理是：通过水热合成法制得的沸石对废水溶液中的锶离子有着优秀的选择吸附性和吸附能力。由于水热合成的沸石颗粒小，以及在水溶液中的分散度较高，导致沸石在吸附过废水溶液中的锶离子后很难从水溶液中分离出来。虽然用离心的方式可以使沸石从水溶液中分离出来，但是分离的效果不尽理想，成本较高，而且很容易造成二次污染。所以本发明通过生物有机分子辅助浸渍-凝胶-水热法。首先，合成二氧化硅/壳聚糖杂化微球，随后，制备了粒径均匀、抗压强度高的a型沸石/壳聚糖杂化微球。最后，将a型沸石/壳聚糖杂化微球煅烧后得到粒径相近、抗压强度中等的无粘结剂a型沸石微球。无粘结剂a型沸石微球吸附材料内有丰富的孔隙，可以有效的吸附废水溶液中的锶离子。此外，该材料在合成过程中进行了二次生长，在生长的过程中提高了沸石微球的机械强度，在吸附的过程中会保持其原有形貌不被破坏。因此，在通过色谱分离柱可以轻易地使无粘结剂a型沸石微球和水溶液分离，实现无粘结剂a型沸石微球的循环使用。

20、有益效果：与现有技术相比，本发明的具体有益效果如下：

21、本发明制得的无粘结剂a型沸石微球吸附材料对废水溶液中的锶离子具有优秀的吸附能力，吸附效果好、去除率高、合成成本低，通过色谱分离柱，易于使无粘结剂a型沸石微球吸附材料在吸附过废水溶液中的锶离子后实现固液分离。而且，无粘结剂a型沸石微球吸附材料可循环使用，无二次污染。

技术特征：

1.一种用于吸附锶离子的无粘结剂a型沸石微球吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于吸附锶离子的无粘结剂a型沸石微球吸附材料的制备方法，其特征在于：s1中，所述壳聚糖脱乙酰度≥90%；所述硅溶胶的浓度为30wt%；所述醋酸水溶液的浓度为20wt%-40wt%。

3.根据权利要求1所述的用于吸附锶离子的无粘结剂a型沸石微球吸附材料的制备方法，其特征在于：s1中，所述壳聚糖-硅溶胶-醋酸溶胶中壳聚糖与硅溶胶的质量分数比为1∶（1～5）。

4.根据权利要求1所述的用于吸附锶离子的无粘结剂a型沸石微球吸附材料的制备方法，其特征在于：s2中，所述氢氧化钠溶液的浓度为1wt%-10wt%。

5.根据权利要求1所述的用于吸附锶离子的无粘结剂a型沸石微球吸附材料的制备方法，其特征在于：s2中，使用注射器将所述壳聚糖-硅溶胶-醋酸凝胶逐滴滴入氢氧化钠溶液中。

6.根据权利要求1所述的用于吸附锶离子的无粘结剂a型沸石微球吸附材料的制备方法，其特征在于：s3中，所述浸渍的时间为12h-24h；

7.根据权利要求1所述的用于吸附锶离子的无粘结剂a型沸石微球吸附材料的制备方法，其特征在于：s3中，所述a型沸石/壳聚糖复合微球中，通过水热反应生成的沸石分子筛孔径为4a。

8.根据权利要求1所述的用于吸附锶离子的无粘结剂a型沸石微球吸附材料的制备方法，其特征在于：s4中，所述na2o/al2o3/sio2/h2o合成溶液的摩尔比为2∶1∶2∶120；

9.根据权利要求1所述的用于吸附锶离子的无粘结剂a型沸石微球吸附材料的制备方法，其特征在于：s4中，所述加热的具体条件为：加热温度为80℃-120℃，加热时间为2h-4h；

10.一种如权利要求1-9中任一项所述方法制备的无粘结剂a型沸石微球吸附材料在吸附吸附锶离子中的应用，其特征在于：包括以下步骤：将所述无粘结剂a沸石微球吸附材料加入色谱分离柱中，接着向所述色谱分离柱通入含有锶离子的废水，吸附结束后从色谱分离柱中取出所述无粘结剂a沸石微球吸附材料，循环使用。

技术总结
本发明涉及材料制备技术领域，公开了一种用于吸附锶离子的无粘结剂A型沸石微球吸附材料及其制备方法和应用，采用生物有机分子辅助浸渍‑凝胶‑水热法，先合成二氧化硅/壳聚糖杂化微球，接着制备A型沸石/壳聚糖杂化微球，最后将A型沸石/壳聚糖杂化微球煅烧得到无粘结剂A型沸石微球。本发明制备的无粘结剂A型沸石微球吸附材料对溶液中的锶离子具有优秀的选择吸附性，吸附效果好，稳定性强，容易实现固液分离。而且，无粘结剂A型沸石微球吸附材料可循环使用，无二次污染。

技术研发人员：刘海华,陈梓,茆平,尹骞,王玲,吴妹,蒋金龙
受保护的技术使用者：淮阴工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21