專利名稱：一種烷基胺改性無機粘土礦物吸附材料及其制法和用途的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及廢水中放射性元素的處理技術，具體涉及一種放射性元素吸附材料，特別涉及一種能去除水中放射性元素的烷基胺改性無機粘土礦物吸附材料及其制備方法和用途。
背景技術：
由于核技術的研究及核工業(yè)的應用，導致放射性元素釋放到環(huán)境中造成放射性污染。水體中的放射性污染主要來源于核工業(yè)和原子反應堆設施排放的廢水、核武器制造和核試驗污染以及大氣中氣載放射性物質的沉積、污染地面上的徑流等。環(huán)境中的放射性物質可以由多種途徑進入人體，對心血管系統(tǒng)、內分泌系統(tǒng)和神經系統(tǒng)造成損害，引發(fā)多種疾病，對人體造成損傷。放射性污染與其他環(huán)境污染相比還具有持續(xù)性和長時性、劑量累積性和公眾無感知性等特點，使得其對人體的危害尤為突出。因此如何安全有效地處置放射性廢物，減輕放射性廢水對環(huán)境的危害，成為核工業(yè)、核技術面臨的重要課題。目前放射性廢液常用的處理方法有絮凝沉淀、蒸發(fā)、離子交換、生物處理和膜技術等方法，這些常規(guī)的處理方法存在著處理效率低、處理費用高、后續(xù)處理繁瑣以及產生二次污染等不同的缺點。吸附作為一種有效、方便、穩(wěn)定的處理方法被廣泛應用于放射性廢水的處理。吸附法處理的效果與吸附劑的性能有很大關系，粘土礦物由于其穩(wěn)定性高、表面積大、孔隙結構豐富和成本低等特點，作為一種良好的吸附材料得到廣泛應用。目前常用天然無機粘土礦物作為吸附劑來處理放射性廢水，但吸附效率比較低。以改性后的粘土礦物作為吸附劑來處理放射性廢水在一些文獻中(王金明，易發(fā)成.改性凹凸棒石表征及其對模擬核素Cs+的吸附研究.非金屬礦，2006，29 (2) :53-55)(Tsing-Hai Wang,Tsung-Ying Liu etal.Performance of phosphoric acid activatedmontmoriIIonite as buffer materials for radioactive waste repository. JournalofHazardous Materialsl73 (2010) 335 - 342.)也有報道，王金明等提出一種用NaOH改性凹凸棒石的方法，需要在85°C高溫下進行反應,耗能高；Tsing-Hai Wang等提出了一種用磷酸活化蒙脫石的方法，需要采用回流的方法，制備過程復雜，這些改性方法只適合實驗室的少量制備，很難應用于工業(yè)規(guī)模化生產。

發(fā)明內容
為了克服現(xiàn)有的放射性元素吸附材料吸附效率低下、成本較高等缺點，本發(fā)明的首要目的在于提供一種烷基胺改性無機粘土礦物吸附材料的制備方法。本發(fā)明的另一目的在于提供由上述方法制備得到的烷基胺改性無機粘土礦物吸附材料，該吸附材料吸附效率高、吸附速度快、成本低廉。本發(fā)明的再一目的在于提供上述的烷基胺改性無機粘土礦物吸附材料的用途。
本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)一種烷基胺改性無機粘土礦物吸附材料的制備方法，包括以下步驟(I)將粘土礦物粉碎，然后按m枯土礦物V71^=O. 02^0. lg/mL的比例分散于水中形成懸浮液；(2)按n燒基胺m枯土礦物=0. 8 2. 4mmol/g的比例向步驟(I)所得的懸浮液中加入改性劑烷基胺，混合均勻后調節(jié)懸浮液PH值至f 10，在25飛(TC下振蕩反應12 36h，得到活化產物；(3)將活化產物離心，取沉淀；用水洗滌沉淀至其pH值為中性，然后烘干，得到烷基胺改性無機粘土礦物吸附材料；所述的粘土礦物為蒙脫石或蛭石中的一種；步驟(2)所述的改性劑烷基胺優(yōu)選乙胺、丙胺、丁胺中的一種；步驟(3)所述的離心,優(yōu)選以4000r/min離心5min。上述方法制備得到的烷基胺改性無機粘土礦物吸附材料可用于處理含放射性元素的廢水，吸附效率高、吸附速度快。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果1、本發(fā)明中，無機粘土礦物經不同的改性劑活化后，對銫、鍶等放射性元素的吸附量、吸附速率等與無機粘土 礦物原礦相比都有了較大提高。例如在Cs(I)初始濃度為119. 2mg/L時，乙胺改性蒙脫石對Cs(I)的吸附量為54. 78mg/g,比蒙脫石原礦的吸附量36. 2mg/g有很大提高。2、本發(fā)明的烷基胺改性無機粘土礦物吸附材料制造成本較低，所需原料簡單易得，主要原料無機粘土礦物(蒙脫石、蛭石)在自然界中廣泛分布，價格低廉，來源廣泛；其他原料如改性劑乙胺、丙胺、丁胺等也是常見的化工試劑，較易取得。3、本發(fā)明的制備過程簡單，投資少，且反應條件溫和，反應在常溫常壓下完成，無需特殊專用設備，能耗低，應用前景廣闊。


圖1是實施例1的乙胺改性蒙脫石吸附材料的紅外圖譜；其中，曲線a_蒙脫石的紅外圖譜，曲線b_實施例1的乙胺改性蒙脫石吸附材料的紅外圖譜。圖2是不同時間內乙胺改性蒙脫石吸附材料及蒙脫石對Cs(I)的吸附曲線圖；其中，曲線a-蒙脫石的吸附曲線，曲線b-乙胺改性蒙脫石吸附材料的吸附曲線。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例1烷基胺改性蒙脫石吸附材料，由以下步驟制備得到(I)將蒙脫石粉碎過200目篩后，稱取3g蒙脫石加入60mL蒸餾水制成濃度為50g/L的蒙脫石懸浮液，即Hiww V水=0.05g/mL，同樣的蒙脫石懸浮液制備3份，分別記為A、B、C。
(2)按Iiliais m蒙脫石=2. 4mmol/g的比例,將改性劑乙胺、丙胺、丁胺分別加入到步驟(I)所制得的蒙脫石懸浮液A、B、C中，投加量分別為68%乙胺溶液0. 68mL ;丙胺0. 60mL ；丁胺0. 72mL?；旌暇鶆蚝笥?. lmol/LHCl和NaOH調節(jié)pH值為1，在30°C下置于水浴振蕩器中振蕩24h。(3)將步驟(2)中的活化產物置于離心機中以4000r/min離心5min去除上清液，用水沖洗3次，使pH值接近于7，然后將活化產物在60°C溫度下烘干，研磨后過200目篩，得到乙胺改性蒙脫石吸附材料、丙胺改性蒙脫石吸附材料、丁胺改性蒙脫石吸附材料。如圖1所示，從紅外圖譜中可以看出，乙胺改性后的蒙脫石吸附材料(b)仍然顯示出蒙脫石原礦(a)的特征吸收峰，說明改性后的材料結構沒有遭到破壞，蒙脫石的基本骨架仍然保存。乙胺改性后的蒙脫石吸附材料在1507CHT1處出現(xiàn)了較明顯的吸收峰，這是-CH2-的變形振動或-NH2的彎曲振動，這些都是乙胺的特征峰，說明乙胺改性蒙脫石成功。實施例2將適量的氯化銫(CsCl)溶解在蒸餾水中，配制濃度為119. 2mg/LCs (I)溶液，分別稱取0. 05g蒙脫石原礦及實施例1所得乙胺改性蒙脫石吸附材料、丙胺改性蒙脫石吸附材料、丁胺改性蒙脫石吸附材料于50mL錐形瓶中，移取25mL配制好的Cs(I)溶液，充分混合后置于30°C水浴振蕩器上振蕩24h后，取上清液用原子吸收分光光度計測定溶液中Cs(I)的濃度。結果見表I。表I的數(shù)據(jù)表明烷基胺改性蒙脫石吸附材料對Cs (I)的吸附量與蒙脫石原礦相比有了大幅度提高，對水中的放射性元素銫表現(xiàn)出很好的吸附效果。表I烷基胺改性蒙脫石吸附材料及蒙脫石對Cs (I)的吸附效果
權利要求
1.一種烷基胺改性無機粘土礦物吸附材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)將粘土礦物粉碎，然后按m枯土礦物:V*=0.02^0. lg/mL的比例分散于水中形成懸浮液； (2)按n燒基胺m枯土礦物=0.8^2. 4mmol/g的比例向步驟(I)所得的懸浮液中加入改性劑燒基胺，混合均勻后調節(jié)懸浮液pH值至f 10，在25飛(TC下振蕩反應12 36h，得到活化產物； (3)將活化產物離心，取沉淀；用水洗滌沉淀至其pH值為中性，然后烘干，得到烷基胺改性無機粘土礦物吸附材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的烷基胺改性無機粘土礦物吸附材料的制備方法，其特征在于所述的粘土礦物為蒙脫石或蛭石中的一種。
3.根據(jù)權利要求1所述的烷基胺改性無機粘土礦物吸附材料的制備方法，其特征在于步驟(2)所述的烷基胺為乙胺、丙胺、丁胺中的一種。
4.根據(jù)權利要求1所述的烷基胺改性無機粘土礦物吸附材料的制備方法，其特征在于步驟(3)所述的離心,是以4000r/min離心5min。
5.一種烷基胺改性無機粘土礦物吸附材料，其特征在于是由權利要求1-4任一項所述的方法制備得到。
6.權利要求5所述的烷基胺改性無機粘土礦物吸附材料在處理含放射性元素的廢水中的應用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種烷基胺改性無機粘土礦物吸附材料及其制備方法和用途，該方法包括以下步驟將粘土礦物按m粘土礦物:V水=0.02~0.1g/mL的比例分散于水中形成懸浮液；按n烷基胺:m粘土礦物=0.8~2.4mmol/g的比例向懸浮液中加入改性劑烷基胺，混合均勻后調節(jié)懸浮液pH值至1~10，在25~50℃下振蕩反應12~36h，得到活化產物；將活化產物離心，取沉淀；用水洗滌沉淀至其pH值為中性，然后烘干，得到烷基胺改性無機粘土礦物吸附材料。本發(fā)明中，無機粘土礦物經不同的改性劑活化后，對銫、鍶等放射性元素的吸附量、吸附速率等與無機粘土礦物原礦相比都有了較大提高。
文檔編號B01J20/12GK103055801SQ20121055277
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權日2012年12月18日
發(fā)明者吳平霄, 龍航, 朱能武 申請人:華南理工大學