茶对铀解吸效果的评价方法与流程

本发明属于仿生材料技术领域，具体涉及一种茶对铀解吸效果的评价方法。

背景技术：

水体铀污染所导致的内照射危害一直是人们重点关注的问题。产生内照射危害的主要原因是铀与骨的结合。铀在水中主要以uo2²⁺形式存在，当人误饮含铀水后，uo2²⁺经肠道吸收进入血液，最后转移到肝、肾、骨等器官组织中。铀具有化学毒性和放射性，对肝、肾主要表现为化学毒性，对骨主要表现为放射性所导致的内照射危害。与化学毒性相比，内照射危害更严重，因为铀可长期附在骨表面，所产生的内照射会诱发细胞癌变。

骨包括骨组织、骨膜和骨髓，骨组织由胶原纤维和羟基磷灰石组成；骨膜在骨组织外部，上面布满神经、组织和血管；骨髓在骨组织内部。铀与骨结合通过血管与骨组织接触实现，血管中的uo2²⁺与hco3^-生成碳酸铀酰离子，碳酸铀酰离子透过血管壁与骨组织离子交换，铀被大量富集在骨上。目前多采用动物实验、数学模型等方法研究铀与骨结合情况，动物实验结果较准确，但周期长，不可控因素较多，后续处理麻烦(艾国平，等.大鼠长期摄入贫铀后的病理形态学特点观察[j].解放军医学杂志,2007,32(10):1036-1039)。数学模型不需要实验，但计算量大，需要公式和参数支持(李士骏.吸入铀化合物的内照射剂量估算[j].辐射防护,1985,(1):24-33)。骨因其结构复杂且易变质，不可作为体外研究对象。

为减少铀对人体内照射危害，多采用药物促排，但药物对人体的副作用尚不明确，因此需要寻找更合适的铀促排剂。茶水主要成分是茶多酚，目前已有多酚物质与金属离子结合的报道(mgurung,etal.adsorptiveremovalofcs(i)fromaqueoussolutionusingpolyphenolsenrichedbiomass-basedadsorbents[j].chemicalengineeringjournal,2013,231(17):113-120)，因此茶水可作为铀的解吸剂或促排剂。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供了一种茶对铀解吸效果的评价方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

茶对铀解吸效果的评价方法，将脲醛树脂基仿生材料与铀液振荡吸附，制得含铀脲醛树脂基仿生材料并用于模拟含铀骨，通过改变茶水浸泡条件，结合茶对材料中铀的解吸效果，确定最佳饮茶方式以减少铀对人体的内照射危害，具体步骤如下：

步骤1，按照碱-酸-碱的制备方法，在脲醛树脂合成的酸性阶段加入骨胶液，制得骨胶共聚脲醛树脂，将骨胶共聚脲醛树脂烘至粘稠状，加入羟基磷灰石并搅拌均匀，烘干、破碎、过筛，制得脲醛树脂基仿生材料；

步骤2，37℃恒温振荡条件下，将脲醛树脂基仿生材料置于铀液中吸附，吸附时间为0.5～12h，得到含铀脲醛树脂基仿生材料，通过测量反应前后铀液浓度，根据公式q吸附＝(c0-ce)×v/m，计算含铀脲醛树脂基仿生材料的铀含量q吸附，其中q吸附为含铀脲醛树脂基仿生材料的铀含量，mg/g；c0为铀液初始浓度，mg/l；ce为反应t时间后的铀液浓度，mg/l；v为铀液体积，l；m为脲醛树脂基仿生材料的质量，g；

步骤3，37℃恒温振荡条件下，将含铀脲醛树脂基仿生材料置于ph为7.0～7.5的茶水中解吸，解吸时间为1～48h，通过测量反应后茶水的铀浓度，根据公式q解吸＝c×v/m，计算茶对含铀脲醛树脂基仿生材料中铀的解吸量q解吸，其中q解吸为茶水的铀解吸量，mg/g；c为反应t时间后茶水的铀浓度，mg/l；v为茶水体积，l；m为含铀脲醛树脂基仿生材料的质量，g。

优选地，步骤1中，所述的骨胶质量为脲醛树脂质量的10～50％。

优选地，步骤1中，所述的羟基磷灰石的加入量根据骨组织中胶原纤维与羟基磷灰石的比例确定，为骨胶质量的60～90％。

优选地，步骤2中，所述的脲醛树脂基仿生材料与铀液的质量比为0.1～10:100。

优选地，步骤3中，所述的茶水中茶叶与水的浸泡质量比为1～4:100，浸泡温度100℃，浸泡时间1～48h。

优选地，步骤3中，所述的含铀脲醛树脂基仿生材料与茶水的质量比为1～5:10。

本发明与现有的动物实验和数学模型方法相比，其优点是：

(1)可实现体外模拟茶水对骨中铀的解吸过程，且实验周期短，不可控因素较少，操作简单，计算方便。

(2)本发明方法采用的脲醛树脂基仿生材料可将骨组织成分结合在一起，骨组织成分主要为胶原纤维和羟基磷灰石，骨胶与胶原纤维成分相同，然而骨胶易溶于水，无法直接与羟基磷灰石混合，脲醛树脂含有的氨基、酰胺基团可与骨胶相结合，同时树脂自身的黏性可将羟基磷灰石黏结在材料中，脲醛树脂基仿生材料的组成简单，具有与骨类似吸附铀的性能，可通过吸附过程制得模拟含铀骨用于实验的解吸研究，脲醛树脂是材料合成基体，其不溶于水特性与蛋白质类似，可将其看作骨组织周边的软组织，不会对实验结果产生干扰。

(3)茶水中的茶多酚可与uo2²⁺结合，因此茶水对铀具有解吸效果，不同种类茶解吸效果不同，相关解吸结果可作为辐射工作人员饮茶排铀的参考资料。

附图说明

图1为实施例2中脲醛树脂基仿生材料的铀吸附量随反应时间的变化情况图。

图2为实施例3中不同茶水对含铀脲醛树脂基仿生材料中铀的解吸效果图。

图3为实施例4中ph值对茶水解吸含铀脲醛树脂基仿生材料中铀的影响图。

图4为实施例5中绿茶浓度和茶叶浸泡时间对解吸材料中铀的影响图。

图5为实施例6中绿茶的总解吸率随累加解吸次数的变化情况图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例和附图对本发明作进一步详细描述。

实施例1

脲醛树脂基仿生材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤1，将骨胶与水按1:3的比例混合，加热搅拌至75℃制得骨胶液，取骨胶质量为脲醛树脂(液态)质量的20％。

步骤2，按照碱-酸-碱的制备方法，在脲醛树脂合成的酸性阶段加入骨胶液，制得骨胶共聚脲醛树脂。

步骤3，将骨胶共聚脲醛树脂于70℃下烘至粘稠状，加入羟基磷灰石并搅拌均匀，于70℃下烘干，破碎过筛，制得脲醛树脂基仿生材料，其中羟基磷灰石的加入量根据骨组织中胶原纤维与羟基磷灰石的比例确定，为骨胶质量的70％。

实施例2

含铀脲醛树脂基仿生材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤1，将10g脲醛树脂基仿生材料置于100ml的铀液(c(u)＝10g/l)中，振荡吸附12h，静置抽滤。

步骤2，将所得滤渣用去离子水洗涤，于70℃下烘干，破碎过筛，制得含铀脲醛树脂基仿生材料。

通过测量反应前后铀液浓度，计算得到反应12h后的含铀脲醛树脂基仿生材料中的铀含量为73.41mg/g，该材料将作为后续解吸实验所用材料，材料的铀吸附量随反应时间的变化情况如图1所示，从图1可知，吸附12h后达到平衡。

实施例3

用不同种类的茶解吸含铀脲醛树脂基仿生材料中的铀，解吸在恒温振荡箱中进行。茶叶选择红茶(金骏眉)、乌龙茶(铁观音)和绿茶(碧螺春)，茶叶与水的浸泡质量比为1:50，浸泡温度100℃，浸泡1h。利用ph计测得红茶ph为5.0，乌龙茶ph为5.4，绿茶ph为6.0，考虑到人体组织液的ph值一般为7.0～7.5，用盐酸和氢氧化钠调茶水ph为7.0。将10g含铀脲醛树脂基仿生材料置于100ml不同种类的茶水中解吸，解吸温度37℃，解吸时间0.5～48h，测定茶的铀解吸量，结果如图2所示。从图2可知解吸24h后达到平衡，红茶的铀解吸量为21.41mg/g，乌龙茶的铀解吸量为23.94mg/g，绿茶的铀解吸量为26.45mg/g，水的铀解吸量为6.46mg/g，因此茶水的解吸效果比水好，三种茶中绿茶的解吸效果最好，这是因为绿茶的茶多酚含量最多，可与更多的uo2²⁺结合，促进解吸进行。

实施例4

用不同ph值的茶水解吸含铀脲醛树脂基仿生材料中的铀，解吸在恒温振荡箱中进行。茶叶选择红茶(金骏眉)、乌龙茶(铁观音)和绿茶(碧螺春)，茶叶与水的浸泡质量比为1:50，浸泡温度100℃，浸泡1h。因为人体不同部位的组织液ph值会有一定差异，大致变化范围为6.0～9.0，所以用盐酸和氢氧化钠调茶水ph值为6.0～8.0。将10g含铀脲醛树脂基仿生材料置于100ml的不同ph值的茶水中解吸，解吸温度37℃，解吸时间24h，测定茶的铀解吸量，结果如图3所示。从图3可知，茶水对铀的解吸量随着ph值的增加而增加，这是因为偏碱性的条件下，oh^-更易与uo2²⁺结合，促进解吸的进行。在不同ph值下的绿茶对铀的解吸效果最好。

实施例5

用不同浸泡时间的不同浓度绿茶解吸含铀脲醛树脂基仿生材料中的铀，解吸在恒温振荡箱中进行。取茶叶与水的浸泡质量比为1～4:100，浸泡温度100℃，浸泡时间为1～48h，用盐酸和氢氧化钠调绿茶ph为7.0。将10g含铀脲醛树脂基仿生材料置于100ml的绿茶中解吸，解吸温度37℃，解吸时间24h，测定茶的铀解吸量，结果如图4所示。从图4可知，浓茶的解吸效果明显优于淡茶，隔夜茶(浸泡时间较长)的解吸效果优于新泡制的茶。当取茶叶与水的浸泡质量比为1:25，浸泡时间为48h时，绿茶的铀解吸量可达32.61mg/g。

实施例6

用绿茶多次解吸含铀脲醛树脂基仿生材料中的铀，解吸在恒温振荡箱中进行。通过解吸次数来模拟人体多次饮茶对铀的解吸过程。茶叶与水的浸泡质量比为1:25，浸泡温度100℃，浸泡1h，用盐酸和氢氧化钠调绿茶ph值为7.0。将10g含铀脲醛树脂基仿生材料置于100ml的绿茶中解吸，连续解吸5次，解吸温度37℃，解吸时间24h，测定茶的铀解吸量，结果如图5所示，图5中的总解吸率是铀解吸总量占铀含量的百分比，铀解吸总量是第n次茶解吸对应的n次铀解吸量累加值(n≥1)。从图5可知，绿茶5次解吸的总解吸率可达85％以上，说明多次饮茶具有很好的排铀效果。