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-氨基二苯并-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，或用于从如盐湖等多种碱金属共存的竞争体系中吸附提取铯离子。
[0062]实施例4
[0063]在实施例4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4与实施例1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1:50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180°C，并保持在该温度下水热反应12h，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。
[0064]在步骤二中，将步骤一制备得到的羧基化四氧化三铁与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐以及N-羟基琥珀酰亚胺按照质量比为2:1:1的比例混合，并搅拌lh，得到第一混合物。
[0065]1-(3- 二甲氨基丙基)-3_乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺的混合物作为一种缩合剂，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2-氨基甲基-18-冠-6中的氨基进行缩合。
[0066]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4h，然后向其中加入0.lg 2-氨基甲基-18-冠-6，在60°C下搅拌并热回流，反应2h，获得第二混合物。
[0067]四氢呋喃作为一种溶剂，其沸点为65V?66°C，起到溶解2_氨基甲基_18_冠_6及1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺的作用；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。
[0068]其余步骤参照实施例1中所述，制备得到了铯离子吸附剂。
[0069]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14.8mg/g ;也就是说，每克本实施例的铯离子吸附剂可以吸附14.8mg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。
[0070]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，或用于从如盐湖等多种碱金属共存的竞争体系中吸附提取铯离子。
[0071]当然，本发明的制备方法中步骤三中的所述溶剂并不限于上述实施例1-4中的四氢呋喃，其他如正己烷、二甲基亚砜等溶剂均可，以起到溶解氨基化冠醚衍生物以及缩合剂的目的即可。
[0072]值得说明的是，在制备本发明的铯离子吸附剂时，第一混合物中羧基化四氧化三铁与氨基化冠醚衍生物之间可以是任意比例，优选地，控制第一混合物与氨基化冠醚衍生物的质量之比为3?12:1，以防止羧基化四氧化三铁呈过量状态，而造成过量的羧基化四氧化三铁与铯离子吸附剂难以分离，从而影响铯离子吸附剂的纯度以及应用效果。
[0073]根据本发明的铯离子吸附剂采用羧基化四氧化三铁作为原料，使得其表面的羧基与氨基化冠醚衍生物通过羧基与氨基之间的酰胺化作用相缩合连接，通过形成新的化学键，使得羧基化四氧化三铁与氨基化冠醚的结合更为牢固，从而在利用所述铯离子吸附剂进行吸附-脱附的循环利用中，该铯离子吸附剂的损失较少，使得该铯离子吸附剂始终保持良好的吸附性能；同时，利用其中羧基化四氧化三铁的磁性，可使所述铯离子吸附剂在由含铯离子的溶液中吸附完铯离子后，能够快速与该溶液进行分离，提高应用效率。
[0074]虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解:在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。
【主权项】
1.一种铯离子吸附剂的制备方法，其特征在于，包括步骤:A、制备羧基化四氧化三铁；B、将所述羧基化四氧化三铁与缩合剂混合，得到第一混合物；C、将所述第一混合物均置于溶剂中搅拌，再向所述溶剂中加入氨基化冠醚衍生物，并在60°C?80°C下反应至少2h，得到第二混合物；其中，所述溶剂用于溶解所述氨基化冠醚衍生物和所述缩合剂；D、对所述第二混合物进行固液分离，得到第一固相，清洗并烘干所述第一固相，得到铯离子吸附剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A的具体方法包括:将铁源与羧酸化合物混合并搅拌，得到第三混合物；将所述第三混合物在180°C?220°C下水热反应至少12h，得到第四混合物；清洗并对所述第四混合物进行固液分离，得到第二固相，烘干所述第二固相，得到所述氨基化四氧化三铁。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述铁源与所述羧酸化合物的物质的量之比为1:10?50。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述铁源选自柠檬酸铁、硫酸亚铁胺中的任意一种，所述羧酸化合物选自油酸、柠檬酸中的任意一种。5.根据权利要求1至4任一所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤C中，所述第一混合物与所述氨基化冠醚衍生物的质量之比为3?12:1。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述氨基化冠醚衍生物选自2-氨基甲基-18-冠_6、4_氨基苯并-18-冠_6、4_氨基二苯并-18-冠-6中的任意一种。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述缩合剂选自1-羟基-7-偶氮苯并三氮唑、1-羟基苯并三唑、N，f -羰基二咪唑中的任意一种。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤B中，所述羧基化四氧化三铁与所述缩合剂的质量之比为2?10:1。9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述缩合剂为物质的量相等的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺的混合物。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤B中，所述羧基化四氧化三铁与所述缩合剂的质量之比为1?5:1。11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤C中，所述溶剂选自四氢呋喃、正己烷、二甲基亚砜中的任意一种。12.—种铯离子吸附剂，其特征在于，所述铯离子吸附剂包括羧基化四氧化三铁以及通过酰胺化作用缩合连接在所述羧基化四氧化三铁上的氨基化冠醚衍生物。13.根据权利要求12所述的铯离子吸附剂，其特征在于，所述氨基化冠醚衍生物选自2_氨基甲基-18-冠_6、4_氨基苯并-18-冠_6、4_氨基二苯并-18-冠-6中的任意一种。
【专利摘要】本发明公开了一种铯离子吸附剂的制备方法，包括步骤：A、制备羧基化四氧化三铁；B、将羧基化四氧化三铁与缩合剂混合，得到第一混合物；C、将第一混合物置于溶剂中搅拌，再向溶剂中加入氨基化冠醚衍生物，并在60℃～80℃下反应至少2h，得到第二混合物；其中，所述溶剂用于溶解氨基化冠醚衍生物和缩合剂；D、对第二混合物进行固液分离，得到第一固相，清洗并烘干第一固相，得到铯离子吸附剂。本发明还公开了由上述方法制备得到的铯离子吸附剂，该铯离子吸附剂兼具较强的铯离子吸附选择性以及磁性，同时在多次吸附-脱附的循环使用中保持稳定的吸附性能。本发明的铯离子吸附剂可应用于从诸如放射性核废料、多离子竞争体系中吸附分离铯离子。
【IPC分类】C02F1/28, B01J20/30, B01J20/22, C02F1/58
【公开号】CN105327682
【申请号】CN201510880723
【发明人】刘忠, 王亚斌, 许乃才, 董亚萍, 李武
【申请人】中国科学院青海盐湖研究所
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年12月3日