8-羟基喹啉改性胺基壳聚糖铀吸附剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于铀矿冶金技术领域，具体涉及种新型球状壳聚糖骨架吸附剂的制备方 法，该吸附剂可应用于铀矿冶金中的离子交换工艺过程。
【背景技术】
[0002] 生物吸附重金属是一个新兴的研宄领域，在近十几年中对生物吸附重金属的研宄 取得了较大进展，大量研宄表明一些微生物如细菌、真菌、藻类以及生物高分子等对金属离 子都有很强的吸附能力。生物吸附（biosorption)是指经过一系列生物化学作用使重金属 离子被生物材料吸附，这些作用包括络合、螯合、离子交换、转化、吸收和无机微沉淀等。生 物吸附法作为回收重金属或处理重金属污染的一项新技术与其它同类技术（如化学沉淀、 活性炭吸附、离子交换、电渗析等）相比具有以下优点：（1)生物吸附材料来源广泛，品种 丰富，成本低；（2)吸附速度快、吸附量大、选择性好；（3)处理效率高，pH值和温度范围宽； (4)投资小，运行费用低，可有效地选择回收一些贵重金属；（5)用一般的化学方法就可以 解吸生物材料上吸附的金属离子，且解吸后的生物材料可再次吸附。由于生物吸附法具有 以上显著的优点，因而在含铀水溶液的分离提纯和废水处理领域受到了人们的日益重视和 青睐[Das N. Hydrometallurgy，2010,103(1-4) :180-189]。生物吸附技术在分离提纯铀及 处理低含量放射性废水方面有着广阔的前景，深入进行这方面的研宄，具有较好的经济价 值和社会效益。
[0003] 通过生物高分子材料改性来模拟生物吸附过程能有效地对单一金属进行分离， 已经受到科学家们的普遍关注。生物高分子材料有纤维素、木质素、甲壳质、壳聚糖、蛋白质 和核酸等，这些材料来源广泛，成本低是金属生物吸附分离令人关注的重要方面。这些生物 高分子材料可以进行化学修饰，引入对金属识别的活性基团，从而达到吸附单一金属离子 的目的。化学修饰具有灵活可控的特点，也是生物高分子材料令人青睐的独特之处。
[0004] 壳聚糖（Chitosan)是甲壳素脱乙酰基产物，其分子中含有氨基、羟基，能与重金 属离子形成稳定的络合物，因而在重金属冶金和废水处理中研宄较多。壳聚糖及其衍生 物具有成本低、可生物降解、有生物相容性、无毒、生物亲和性好、易于化学改性等优点，因 而被广泛应用于水处理、膜技术、医药、生物工程、纺织等领域，是很有前景的生物高分子 [Muzzarelli R A A. Carbohydrate polymers, 2011，84(1) :54-63]。壳聚糖本身也是金属 离子的吸附剂，但由于壳聚糖是一种线形聚合物，在酸性条件下易软化流失，应用过程中受 到限制，通常采用交联或化学修饰的途径来改善壳聚糖的物理性能。本发明以壳聚糖作骨 架制备球状的8-羟基喹啉改性胺基壳聚糖吸附剂并用于铀离子的吸附，未见文献报导。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了解决壳聚糖吸附材料在酸性条件下应用受限的问题，提供了 一种分子为网状结构，产物有一定机械性能，同时对铀具有良好吸附性能的球状壳聚糖骨 架吸附剂的制备方法；所制备的壳聚糖骨架吸附剂有望应用于铀矿冶工艺中离子交换过 程。
[0006] 为了实现上述目的，本发明的技术方案为，一种8-羟基喹啉改性胺基壳聚糖铀吸 附剂的制备方法，其原理为将壳聚糖醋酸溶液滴加到氢氧化钠溶液中，得到凝胶状壳聚糖 微球；然后利用多步反应，依次与戊二醛、环氧氯丙烷、乙二胺及8-羟基喹啉等反应，得到 8-羟基喹啉改性胺基壳聚糖吸附剂，其结构式为：
[0007]
【主权项】
1. 一种8-羟基喹啉改性胺基壳聚糖铀吸附剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤1，配置壳聚糖溶液；室温下将1重量份的壳聚糖加入到20~80重量份质量百分 比为2 %的乙酸溶液中，搅拌使其溶解； 步骤2,将步骤制备的1的壳聚糖溶液逐滴加到盛有30~60重量份的0. lmol/L NaOH 溶液中并搅拌，形成的凝胶状壳聚糖微球；对其进行过滤后，用去离子水洗涤3次； 步骤3,往步骤2的所得物中加入20~50重量份的甲醇后进行悬浮，再加入3~6重 量份的5%戊二醛溶液，室温下搅拌反应2h，升温至70°C继续反应5h后，对产物过滤，再用 去离子水洗涤3次； 步骤4,往步骤3的所得物中加入30~60重量份的异丙醇；称取2重量份的环氧氯丙 烷溶于5~10重量份的丙酮、水的混合液中后，将其加入到异丙醇中，丙酮与水的体积比 为1 :1 ;向异丙醇中缓慢加入2重量份的环氧氯丙烷，60°C搅拌反应24h，过滤，去离子水洗 涤3次； 步骤5,往步骤4的所得物中加入40~50重量份的乙醇溶液，乙醇溶液中乙醇与水体 积比为1 :1 ;再加入1~4重量份的乙二胺，在60°C下搅拌反应15h后，对产物过滤，再用去 离子水洗涤3次； 步骤6,往步骤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-羟基喹啉，在75~85°C搅拌回流反应4~6h，对产物 过滤，再去离子水洗涤3次，45°C下真空干燥； 上述步骤中的"搅拌"均指机械搅拌。
2. 如权利要求1所述的一种8-羟基喹啉改性胺基壳聚糖铀吸附剂的制备方法，其特征 在于步骤1中机械搅拌速度为300~400r/min。
3. 如权利要求1所述的一种8-羟基喹啉改性胺基壳聚糖铀吸附剂的制备方法，其特征 在于步骤1中将1重量份的壳聚糖加入到50重量份质量百分比为2%的乙酸溶液中搅拌溶 解。
4. 如权利要求1所述的一种8-羟基喹啉改性胺基壳聚糖铀吸附剂的制备方法，其特征 在于步骤3中往步骤2的所得物中加入30重量份的甲醇后进行悬浮。
【专利摘要】本发明公开了一种8-羟基喹啉改性胺基壳聚糖铀吸附剂的制备方法，具体步骤为：将壳聚糖醋酸溶液滴加到氢氧化钠溶液中，得到凝胶状壳聚糖微球；然后利用多步反应，依次与戊二醛、环氧氯丙烷、乙二胺及8-羟基喹啉等反应，得到8-羟基喹啉改性胺基壳聚糖吸附剂。本发明的效果在于：(1)利用多步反应成功制备球状8-羟基喹啉改性胺基壳聚糖吸附剂，制备方法简便。(2)所制备的壳聚糖吸附剂对含铀溶液有较好吸附效果。对初始浓度为1.0g/L的铀溶液，经摇床振荡吸附，吸附容量达到124.0mg/g(干吸附剂)。
【IPC分类】B01J20-30, B01J20-24, C02F1-28, C02F1-62
【公开号】CN104707570
【申请号】CN201410806744
【发明人】陈树森, 王凤菊
【申请人】核工业北京化工冶金研究院
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2014年12月22日