一种铯离子吸附剂及其制备方法_2

文档序号:9571214阅读:来源:国知局
止四氢呋喃挥发,采用了冷凝回流装置。
[0037]在步骤四中,离心分离第二混合物,获得第一固相,所述第一固相经清洗干燥获得所述铯离子吸附剂。
[0038]对所述第一固相进行清洗干燥处理的具体方法为:首先将上述离心分离得到的第一固相超声分散在去离子水中清洗,并磁性分离,重复三次;然后将经过去离子水清洗的第一固相超声分散在无水乙醇中清洗,并磁性分离,重复三次;最后在40°C下干燥12h。
[0039]对经上述步骤一至步骤四制备得到的铯离子吸附剂分别进行了 X射线衍射测试、扫描电镜测试和透射电镜测试,测试结果分别如图2至图4所示。从图2中可以看出,所述铯离子吸附剂的峰形较好,没有杂峰,说明制备得到的铯离子吸附剂的纯度较高。
[0040]对本实施例制备得到的铯离子吸附剂对铯离子的吸附性能进行了测试。具体地,将本实施例的铯离子吸附剂置于含铯离子浓度为200mg/L的硝酸铯水溶液中,发现本实施例的铯离子吸附剂的吸附容量为12.6mg/g ;也就是说,每克本实施例的铯离子吸附剂可以吸附12.6mg的铯离子,吸附容量处于良好水平;与此同时,将本实施例的铯离子吸附剂进行吸附-脱附的循环实验,经过五次的上述循环之后,对此时的铯离子吸附剂进行热重分析(TG/DSC),发现此时通过酰胺化作用连接在羧基化四氧化三铁上的2-氨基甲基-18-冠-6的数量为初始合成时的数量的91% ;也就是说,经过五次的吸附-脱附循环,所述铯离子吸附剂有9%因结构坍塌、逐渐溶损等原因造成部分损失,因此说本实施例的铯离子吸附剂结构及性质稳定,在循环利用的过程中,损失较少,吸附性能无明显降低。
[0041]本实施例的铯离子吸附剂包含具有磁性的羧基化四氧化三铁,因此不仅在制备的过程中,固液分离操作中可以采用磁性分离,加快固液分离速度,而且在利用本实施例的铯离子吸附剂从含铯离子的溶液中吸附完铯离子之后,还可利用磁性分离将吸附有铯离子的铯离子吸附剂与被吸附溶液进行快速的固液分离,不仅缩短了利用铯离子吸附剂吸附分离铯离子的速度,还可以利用磁性进行该铯离子吸附剂的回收,减少损失与浪费。同时,本实施例的铯离子吸附剂具有2-氨基甲基-18-冠-6,其属于一种氨基化冠醚衍生物,对铯离子具有较高的选择性,还有利于其从含有多种干扰离子的环境中选择性吸附铯离子;因此,本实施例的铯离子吸附剂可用于去除放射性核废料中的铯离子,或用于从诸如盐湖等多种碱金属共存的竞争体系中吸附提取铯离子。
[0042]实施例2
[0043]在实施例2的描述中,与实施例1的相同之处在此不再赘述,只描述与实施例1的不同之处。实施例2与实施例1的不同之处在于,实施例2中的铯离子吸附剂包括羧基化四氧化三铁和通过酰胺化作用缩合连接在所述羧基化四氧化三铁上的4-氨基苯并-18-冠-6。
[0044]本实施例的铯离子吸附剂的制备方法与实施例1中的制备方法的不同之处在于,在步骤一中,将lg柠檬酸铁与柠檬酸按照物质的量之比为1:50的比例进行混合,得到第三混合物;向所述第三混合物加入去离子水配成80mL的第一溶液,将所述第一溶液置于水热反应釜中升温至220°C,并保持在该温度下水热反应24h,获得第四混合物;其余参照实施例1中步骤一所述,获得羧基化四氧化三铁。
[0045]在步骤二中,将步骤一制备得到的羧基化四氧化三铁与N,N'-羰基二咪唑按照质量比为2:1的比例混合,得到第一混合物。
[0046]N,N'-羰基二咪唑作为一种缩合剂,将其首先与带有羧基的羧基化四氧化三铁混合,是为了对羧基化四氧化三铁中的羧基起到保护作用,以防止羧基化四氧化三铁上的羧基之间发生自身的缩合反应,而无法与后续的4-氨基苯并-18-冠-6中的氨基进行缩入口 ο
[0047]在步骤三中,取0.6g第一混合物置于40mL四氢呋喃中,并在室温(25°C )下搅拌2h,然后向其中加入0.lg 4-氨基苯并-18-冠-6,并在60°C下搅拌并热回流,反应6h,获得第二混合物。
[0048]四氢呋喃作为一种溶剂,其沸点为65°C?66°C,起到溶解4_氨基苯并_18_冠_6和N,N'-羰基二咪唑的作用;同时,因上述加热温度已接近四氢呋喃的沸点,因此为了防止四氢呋喃挥发,采用了冷凝回流装置。
[0049]其余步骤参照实施例1中所述,制备得到了铯离子吸附剂。
[0050]对本实施例制备得到的铯离子吸附剂对铯离子的吸附性能进行了测试。具体地,将本实施例制备得到的铯离子吸附剂置于含铯离子浓度为200mg/L的硝酸铯水溶液中,发现本实施例的铯离子吸附剂的吸附容量为14.3mg/g ;也就是说,每克本实施例的铯离子吸附剂可以吸附14.3mg的铯离子,吸附容量水平处于良好;与此同时,将本实施例的铯离子吸附剂进行吸附-脱附的循环实验,经过五次的上述循环之后,对此时的铯离子吸附剂进行热重分析(TG/DSC),发现此时通过酰胺化作用缩合连接在羧基化四氧化三铁上的4-氨基苯并-18-冠-6的数量为初始合成时的数量的94%;也就是说,经过五次的吸附-脱附循环,所述铯离子吸附剂有6%因结构坍塌、逐渐溶损等原因造成部分损失,因此说本实施例的铯离子吸附剂结构及性质稳定,在循环利用的过程中,损失较少,吸附性能无明显降低。
[0051]本实施例的铯离子吸附剂包含具有磁性的羧基化四氧化三铁,因此不仅在制备的过程中,固液分离操作中可以采用磁性分离,加快固液分离速度,而且在利用本实施例的铯离子吸附剂从含铯离子的溶液中吸附完铯离子之后,还可利用磁性分离将吸附有铯离子的铯离子吸附剂与被吸附溶液进行快速的固液分离,不仅缩短了利用铯离子吸附剂吸附分离铯离子的速度,还可以利用磁性进行该铯离子吸附剂的回收,减少损失与浪费。同时,本实施例的铯离子吸附剂具有4-氨基苯并-18-冠-6,其属于一种氨基化冠醚衍生物,对铯离子具有较高的选择性,还有利于其从含有多种干扰离子的环境中选择性吸附铯离子;因此,本实施例的铯离子吸附剂可用于去除放射性核废料中的铯离子,或用于从诸如盐湖等多种碱金属共存的竞争体系中吸附提取铯离子。
[0052]实施例3
[0053]在实施例3的描述中,与实施例1的相同之处在此不再赘述,只描述与实施例1的不同之处。实施例3与实施例1的不同之处在于,实施例3中的铯离子吸附剂包括羧基化四氧化三铁和通过酰胺化作用连接在所述羧基化四氧化三铁上的4-氨基二苯并-18-冠-6。
[0054]本实施例的铯离子吸附剂的制备方法与实施例1中的制备方法的不同之处在于,在步骤一中,将lg硫酸亚铁胺与油酸按照物质的量之比为1:10的比例进行混合,得到第三混合物;向所述第三混合物加入去离子水配成80mL的第一溶液,将所述第一溶液置于水热反应釜中升温至220°C,并保持在该温度下水热反应24h,获得第四混合物;其余参照实施例1中步骤一所述,获得羧基化四氧化三铁。
[0055]在步骤二中,将步骤一制备得到的羧基化四氧化三铁与1-羟基苯并三唑按照质量比为10:1的比例混合,得到第一混合物。
[0056]1-羟基苯并三唑作为一种缩合剂,将其首先与带有羧基的羧基化四氧化三铁混合,是为了对羧基化四氧化三铁中的羧基起到保护作用,以防止羧基化四氧化三铁上的羧基之间发生自身的缩合反应,而无法与后续的4-氨基二苯并-18-冠-6中的氨基进行缩入口 ο
[0057]在步骤三中,取0.3g第一混合物置于40mL四氢呋喃中,并在室温(25°C )下搅拌lh,然后向其中加入0.05g 4-氨基二苯并-18-冠_6,在60°C下搅拌并热回流,反应6h,获得第二混合物。
[0058]四氢呋喃作为一种溶剂,其沸点为65 °C?66 °C,起到溶解4_氨基二苯并-18-冠-6和1-羟基苯并三唑的作用;同时,因上述加热温度已接近四氢呋喃的沸点,因此为了防止四氢呋喃挥发,采用了冷凝回流装置。
[0059]其余步骤参照实施例1中所述,制备得到了铯离子吸附剂。
[0060]对本实施例制备得到的铯离子吸附剂对铯离子的吸附性能进行了测试。具体地,将本实施例制备得到的铯离子吸附剂置于含铯离子浓度为200mg/L的硝酸铯水溶液中,发现本实施例的铯离子吸附剂的吸附容量为13.6mg/g ;也就是说,每克本实施例的铯离子吸附剂可以吸附13.6mg的铯离子,吸附容量水平处于良好;与此同时,将本实施例的铯离子吸附剂进行吸附-脱附的循环实验,经过五次的上述循环之后,对此时的铯离子吸附剂进行热重分析(TG/DSC),发现此时通过酰胺化作用连接在羧基化四氧化三铁上的4-氨基二苯并-18-冠-6的数量为初始合成时的数量的93% ;也就是说,经过五次的吸附-脱附循环,所述铯离子吸附剂有7%因结构坍塌、逐渐溶损等原因造成部分损失,因此说本实施例的铯离子吸附剂结构及性质稳定,在循环利用的过程中,损失较少,吸附性能无明显降低。
[0061]本实施例的铯离子吸附剂包含具有磁性的羧基化四氧化三铁,因此不仅在制备的过程中,固液分离操作中可以采用磁性分离,加快固液分离速度,而且在利用本实施例的铯离子吸附剂从含铯离子的溶液中吸附完铯离子之后,还可利用磁性分离将吸附有铯离子的铯离子吸附剂与被吸附溶液进行快速的固液分离,不仅缩短了利用铯离子吸附
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