專利名稱：凝膠型碘離子吸附劑、其制備方法及應(yīng)用的制作方法
凝膠型碘離子吸附劑、其制備方法及應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)化工物質(zhì)分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種凝膠型碘離子吸附劑、其制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
核設(shè)施產(chǎn)生的放射性廢料中含有放射性碘，這些放射性碘的碘核素及其半衰期分別為 123I (13.2 小時(shí))、1251 (60 天)、1291 (1.67 X IO7 年)、1311 (8.3 天)、1321 (2.28 小時(shí))、133I (20.3小時(shí))、1341 (52.5分鐘)、和135I (6.8小時(shí))。放射性碘在進(jìn)入環(huán)境后，會(huì)通過各種循環(huán)系統(tǒng)最終在人體中積累，進(jìn)入甲狀腺而致癌變。因此，放射性碘污染的去除成了研究的執(zhí)占。CN200710306055.5中提供了從核反應(yīng)堆提取放射性碘的工藝，采用三氧化二鋁或水和氧化鋯吸附，用氨水或者氫氧化鈉解吸；美國專利申請US005750461A中提出了一種碘吸附劑用于去除放射性碘，該類碘吸附劑是以有機(jī)多孔固體負(fù)載單質(zhì)銀或銀鹽，不足之處是吸附劑的再生比較困難。工業(yè)上，使用碘甲烷助催化甲醇低壓羰基法合成醋酸時(shí)，產(chǎn)物中不可避免地含有碘化物，當(dāng)使用醋酸合成醋酸乙烯酯反應(yīng)時(shí)，這種碘化物會(huì)使反應(yīng)中所用的金屬催化劑中毒失活。此外，在全鹵水制堿工業(yè)中，碘化物電解時(shí)會(huì)以高碘酸鹽的形式沉積在離子膜上，導(dǎo)致電流效率減低、離子膜壽命縮短、產(chǎn)量下降。因此，選擇性地去除碘素也成為一種迫切需要。另一方面，碘素是一種非常重要的化工資源，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、感光材料、冶金、軍事等領(lǐng)域。甕福集團(tuán)有限責(zé)任公司的張紅映等在2011年的《中國碘資源和碘化工生產(chǎn)與消費(fèi)》中指出，我國的碘需求量為3000-4000t/a，且近幾年的年增長率達(dá)20%，但年產(chǎn)量僅為300t，自給率僅為14.2%。碘主要儲(chǔ)藏于藻類植物、油氣田鹵水、鹽湖鹵水、巖石礦物以及海水中。目前，我國主要以藻類植物、磷礦、鹵水等為原料采用離子交換法或空氣吹出法提碘。離子交換法的工藝是:將海藻植物浸出液用鹽酸或硫酸酸化、次氯酸鈉氧化成分子碘后，再用樹脂吸附，吸附后用亞硫酸鈉將碘還原為碘離子洗下來?？諝獯党龇ǖ墓に囀?將含碘水溶液用鹽酸或硫酸酸化、次氯酸鈉氧化成分子碘，向含碘溶液中鼓入熱空氣，使碘分子隨水蒸氣蒸出后再用堿液吸收。綜上，采用三氧化二鋁或水和氧化鋯吸附放射性碘，吸附劑的選擇性不高；采用離子交換樹脂Amberlyst 15吸附碘時(shí)，由于銀離子或汞離子會(huì)從載銀樹脂中浙出，工藝還需要除銀或汞；離子交換法和空氣吹出法工藝中的酸化、氧化工序會(huì)改變含碘體系的組分，尤其是空氣吹出法對碘源品位要求較高， 這兩種工藝均不太適合碘品位較低且組成復(fù)雜的鹵水體系。對于鹵水碘資源尚未得到充分開發(fā)和利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種對碘離子選擇吸附性能好、吸附容量高、工藝簡單、洗脫再生簡單高效且生產(chǎn)成本低的凝膠型碘離子吸附劑，以及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案一方面提供一種凝膠型碘離子吸附劑的制備方法，包括以下步驟:將Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷與有機(jī)胺、堿性水溶液混合，以形成凝膠液，其中Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷:有機(jī)胺:水或堿性水溶液的體積比可以為1:0.1-5:0.2-5 ;以及將所述凝膠液陳化、水洗、干燥，得到塊狀的凝膠型碘離子吸附劑。一些實(shí)施方案中，所述制備方法還可以包括研磨所述塊狀的凝膠型碘離子吸附齊U，以形成粉末狀的凝膠型碘離子吸附劑。一些實(shí)施方案中，所述堿性水溶液中堿性物質(zhì)的濃度可以小于等于lOmol/L，并且所述堿性物質(zhì)可以為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氨水、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸銨、碳酸氫銨、草酸鈉、草酸鉀、甲酸鈉、甲酸鉀、乙酸鈉、乙酸鉀、磷酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸鉀、磷酸氫二鉀，或它們的任意混合物。一些實(shí)施方案中，所 述有機(jī)胺可以為N235、三辛胺、二(Y-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、氯化甲基二胺、N1923、1-庚基辛胺、二(4-甲基-2-丙基戍基)胺、N，N-二甲基庚基乙酰胺、1，I, 3, 3, 5, 5, 7, 7, 9, 9,-十甲基癸胺、1-(3-乙基戍基)_4_乙基辛胺、二(1-異丁基-3，5-二甲基己基)胺，或它們的任意混合物。一些實(shí)施方案中，所述混合的時(shí)間可以為0.5-48小時(shí)。一些實(shí)施方案中，所述陳化的時(shí)間可以為5-24小時(shí)。一些實(shí)施方案中，所述干燥可以在40_90°C進(jìn)行6-24小時(shí)。本發(fā)明另一方面提供根據(jù)本發(fā)明的制備方法得到的凝膠型碘離子吸附劑。一些實(shí)施方案中，所述凝膠型碘離子吸附劑可以為塊狀、顆粒狀或粉末狀。本發(fā)明再一方面提供該凝膠型碘離子吸附劑用于碘離子去除和碘離子提取的方法，包括將所述凝膠型碘離子吸附劑置于酸性含碘溶液中進(jìn)行吸附。一些實(shí)施方案中，所述方法還可以包括再生凝膠型碘離子吸附劑的步驟:用弱堿性水溶液洗脫吸附了碘離子的凝膠型碘離子吸附劑；以及用水洗滌至中性，以得到再生的凝膠型碘離子吸附劑。一些實(shí)施方案中，所述弱堿性水溶液可以為0.005-0.05mol/L的Na2CO3或K2CO3水溶液。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的制備方法工藝簡單、成本低廉。制備得到的凝膠型碘離子吸附劑吸附容量高、選擇性好，且洗脫再生簡單高效。在用于去除放射性廢料、醋酸及氯化鈉中的碘離子時(shí)，不會(huì)造成二次污染。在用于提取濃縮海水、海藻浸出液及鹵水中的碘離子時(shí)，體系無需氧化，且對碘含量無限制。

圖1為根據(jù)本發(fā)明制備凝膠型碘離子吸附劑的方法流程圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明的凝膠型碘離子吸附劑的SEM圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，制備凝膠型碘離子吸附劑的方法流程。從圖中可見，制備方法主要包括兩個(gè)步驟首先將Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷與有機(jī)胺、堿性水溶液混合，以形成凝膠液。之后，將凝膠液陳化、水洗、干燥，得到塊狀的凝膠型碘離子吸附劑。y -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷成膠條件簡單，能與有機(jī)胺形成結(jié)構(gòu)均勻、性質(zhì)穩(wěn)定符合本發(fā)明的要求的混合凝膠。有機(jī)胺能提供吸附碘離子的主要官能團(tuán)。因此，本發(fā)明中可以使用任何含有胺基、亞胺基或叔胺基的有機(jī)胺，常見的工業(yè)用有機(jī)胺包括N235 (C8,的三烷基胺的混合物)、三辛胺(N204)、二( Y-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、氯化甲基三胺(N263)、N1923 (C9_14的二烷基甲胺的混合物)、1_庚基辛胺、二(4-甲基-2-丙基戊基)胺、N，N-二甲基庚基乙酰胺(N503)、l，1，3，3，5，5，7，7，9，9，-十甲基癸胺、1-(3-乙基戊基)_4_ 乙基辛胺、二(1-異丁基-3，5-二甲基己基)胺，或它們的任意混合物。本發(fā)明中使用水溶液來使Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷與有機(jī)胺混合凝膠化，本發(fā)明中還可以使用堿性水溶液，例如可以使用堿性物質(zhì)濃度小于等于lOmol/L的水溶液，來加速體系的凝膠化過程。對于堿性溶液的PH沒有特別的要求，只要是保持堿性即可。溶液中的堿性物質(zhì)也沒有特別的要求。例如常用的工業(yè)用堿性物質(zhì)包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氨水、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸銨、碳酸氫銨、草酸鈉、草酸鉀、甲酸鈉、甲酸鉀、乙酸鈉、乙酸鉀、磷酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸鉀、磷酸氫二鉀，或它們的任意混合物。Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷有機(jī)胺堿性水溶液的體積比可以為1:0. 1_5 :0. 2~5o可以采用常規(guī)的混合方法，如攪拌，來使體系均勻地形成凝膠液。根據(jù)選用原料以及相對量的不同，混合時(shí)間通?？梢詾?. 5-48小時(shí)。之后，將凝膠液陳化一段時(shí)間，以使凝膠反應(yīng)更充分。陳化也可以采用常規(guī)方法進(jìn)行，例如在密閉體系內(nèi)，于環(huán)境溫度、濕度下靜置即可。根據(jù)選用原料以及相對量的不同，陳化時(shí)間通?？梢詾?-24小時(shí)。具體地，凝膠體系里面含有的有機(jī)胺的含量越多，所需陳化的時(shí)間也相對越長。將陳化后的凝膠用水洗滌，以去除多余的堿性物質(zhì)。洗滌之后需要將凝膠進(jìn)行干燥處理，形成塊狀的凝膠型碘離子吸附劑。干燥過程一方面可以去除凝膠中的水分和反應(yīng)得到的副產(chǎn)物甲醇；另一方面干燥操作可以在凝膠中形成孔隙，增大了吸附劑的比表面積，有利于碘離子的吸附。干燥也可以采用常規(guī)方法進(jìn)行，例如烘干。干燥溫度不能太低，否則會(huì)造成水分和副產(chǎn)物殘存；干燥溫度也不能太高，否則會(huì)破壞凝膠的孔隙結(jié)構(gòu)。干燥溫度越高，則干燥過程所需時(shí)間相對越短，反之則需要較長的干燥時(shí)間。例如，本發(fā)明中可以在40-90°C干燥6-24小時(shí)。本發(fā)明的制備方法原料易得、工藝簡單、條件溫和、成本低廉。本發(fā)明的吸附劑可以為塊狀、顆粒狀或粉末狀，均有較好的吸附效果?？梢葬槍Σ煌奈角闆r，例如吸附體系、規(guī)模、設(shè)備、分離工藝等來選擇合適的形式。具體地，較小顆?；蚍勰畹奈絼┚哂懈蟮谋缺砻娣e和固液接觸面積，更有利于吸附；但分離相對于塊狀或大顆粒狀的吸附劑較為困難。因此考慮到實(shí)際工業(yè)應(yīng)用時(shí)工藝方面的因素，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。當(dāng)需要使用顆粒或粉末狀的吸附劑時(shí)，本發(fā)明的制備方法還可以進(jìn)一步包括研磨塊狀凝膠，以得到顆粒或粉末狀凝膠型碘離子吸附劑的步驟。本發(fā)明的凝膠型碘離子吸附劑既可以用于從放射性廢料、醋酸及氯化鈉中去除碘離子，也可以用于從濃縮海水、海藻浸出液及鹵水中提取碘離子。使用方法簡單，由于碘離子只有在氫離子存在的情況下才能被吸附，因此，可以將本發(fā)明的凝膠型碘離子吸附劑直接置于含有碘離子的酸性溶液中(例如含碘離子的鹽酸或硫酸或硝酸等的溶液)，以吸附溶液中的碘離子。吸附一段時(shí)間后取出，用弱堿性水溶液(例如濃度為0. 005-0. 05mol/L的Na2CO3或1(20)3水溶液)洗脫，其用量可以為固液比Ig :0. 1-1L。之后，可以用水洗滌至中性，以再生該碘離子吸附劑，無需進(jìn)一步干燥，可直接循環(huán)使用。當(dāng)溶液中存在其他離子，如氯離子時(shí)，本發(fā)明的凝膠型碘離子吸附劑體現(xiàn)出優(yōu)異的選擇性。本發(fā)明的凝膠型碘離子吸附劑吸附和洗脫過程不涉及化學(xué)反應(yīng)，因此，在用于吸附去除放射性廢料、醋酸及氯化鈉中的碘離子時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生二次污染；在用于吸附提取濃縮海水、海藻浸出液及鹵水中的碘離子時(shí)，體系無需氧化，并且對碘含量無限制。實(shí)施例以下通過實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，這些實(shí)施例僅用于舉例說明的目的，并沒有限制本發(fā)明的范圍。除注明的具體條件外，實(shí)施例中的試驗(yàn)方法均按照常規(guī)條件進(jìn)行。實(shí)施例1將Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、C8_1Q的三烷基胺(N235)、0. 02mol/L氫氧化鈉水溶液按照1:1:1的體積比混合，持續(xù)攪拌0. 5小時(shí)，以形成均勻凝膠；將所得凝膠陳化24小時(shí)、水洗、于40°C干燥24小時(shí)，得到塊狀凝膠。研磨過篩，取粒度20-60目的吸附劑，采用該吸附劑在含碘離子的酸性溶液(pH=2)中吸附碘離子，吸附容量為427mg/g。用0. 01mol/L Na2CO3水溶液按照固液比為Ig :0.1L洗脫，洗脫率為100% ;洗脫后水洗至中性后再吸附，碘離子的再吸附容量為427mg/g。當(dāng)吸附溶液中共存lmol/L NaCl (摩爾比Cl7r=500)時(shí)，碘的吸附容量為224mg/g°圖2所示為根據(jù)該實(shí)施例制備得到的凝膠型碘離子吸附劑的SEM圖。從圖中可見，所得吸附劑是帶有孔隙和通道的結(jié)構(gòu)，具有較大的比表面積。實(shí)施例2將Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、三辛胺(N204)、10mol/L氨水溶液按照體積比為1:0.1 5混合，持續(xù)攪拌I小時(shí)，以形成均勻凝膠液；將所得凝膠液陳化5小時(shí)、水洗、于90°C干燥6小時(shí)，得到塊狀凝膠。研磨過篩后,采用該吸附劑在酸性溶液(pH=2)中吸附碘離子,吸附容量為352mg/g°用0. 005mol/L K2CO3水溶液按照固液比為Ig 1L洗脫，洗脫率為100% ;洗脫后水洗至中性后再吸附,碘離子的再吸附容量為350mg/g。當(dāng)吸附溶液中共存lmol/L NaCl (摩爾比Cl_/T=500)時(shí)，碘的吸附容量為190mg/g°實(shí)施例3將Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、二(Y-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、
0.005mol/L氫氧化鉀的水溶液按照體積比為1:5 5混合，持續(xù)攪拌0. 5小時(shí)后形成均勻凝膠；將所得凝膠陳化12小時(shí)、水洗、于80°C干燥12小時(shí)，得到塊狀凝膠。研磨過篩后，取粒度60-120目的吸附劑，采用該吸附劑在酸性溶液(pH=2)中吸附碘離子，吸附容量為401mg/g。用0. 0511101/1似20)3水溶液按照固液比為Ig :0. 2L洗脫，洗脫率為100% ;洗脫后水洗至中性后再吸附，碘離子的再吸附容量為400mg/g。當(dāng)吸附溶液中共存lmol/L NaCl (摩爾比Cl_/T=500)時(shí)，碘的吸附容量為182mg/g°實(shí)施例4將Y -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、氯化甲基三胺(N263)、0. lmol/L碳酸鉀的水溶液按照體積比為1:0. 5 :0. 2混合，持續(xù)攪拌24小時(shí)后形成均勻凝膠；將所得凝膠陳化24小時(shí)、水洗、于60°C干燥24小時(shí)，得到塊狀凝膠。研磨過篩后,采用該吸附劑在酸性溶液(pH=2)中吸附碘離子,吸附容量為312mg/g°用0. 02mol/L K2CO3水溶液按照固液比為Ig :0. 5L洗脫，洗脫率為100% ;洗脫后水洗至中性后再吸附，碘離子的再吸附容量為316mg/g。當(dāng)吸附溶液中共存lmol/L NaCl (摩爾比Cl_/T=500)時(shí)，碘的吸附容量為201mg/
g°實(shí)施例5將Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、C9_14的二烷基甲胺(N1923)、0.05mol/L碳酸氫鈉的水溶液按照體積比為1:0. 5 1混合，持續(xù)攪拌12小時(shí)后形成均勻凝膠；將所得凝膠陳化12小時(shí)、水洗、于90°C干燥6小時(shí)后，得到塊狀凝膠。研磨過篩后，取粒度120-200目的吸附劑，采用該吸附劑在酸性溶液(pH=2)中吸附碘離子，吸附容量為410mg/g。用0. 0511101/1似20)3水溶液按照固液比為Ig :0. 2L洗脫，洗脫率為100% ;洗脫后水洗至中性后再吸附,碘離子的再吸附容量為405mg/g。當(dāng)吸附溶液中共存lmol/L NaCl (摩爾比Cl7r=500)時(shí)，碘的吸附容量為252mg/g°實(shí)施例6將Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、1-庚基辛胺、lmol/L草酸鈉按照體積比為1:2 :0. 5混合，持續(xù)攪拌5小時(shí)后形成均勻凝膠；將所得凝膠陳化10小時(shí)、水洗、于70°C干燥10小時(shí)，得到塊狀凝膠。研磨過篩后,采用該吸附劑在酸性溶液(pH=2)中吸附碘離子,吸附容量為410mg/g°用0. OlmoVLNa2CO3水溶液按照固液比為Ig :0. 5L洗脫，洗脫率為100% ;洗脫后水洗至中性后再吸附,碘離子的再吸附容量為405mg/g。
當(dāng)吸附溶液中共存lmol/L NaCl (摩爾比Cl_/T=500)時(shí)，碘的吸附容量為252mg/g°實(shí)施例7將Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、二(4-甲基-2-丙基戊基)胺、0.005mol/L氫氧化鈣的水溶液按照體積比為1:0. 5 :1混合，持續(xù)攪拌4小時(shí)后形成均勻凝膠；將所得凝膠陳化10小時(shí)、水洗、于90°C干燥6小時(shí)，得到塊狀凝膠。研磨過篩后，取粒度2-20目的吸附劑，采用該吸附劑在酸性溶液(pH=2)中吸附碘離子，吸附容量為365mg/g。用0. 01mol/L K2CO3水溶液按照固液比為Ig :0. 5L洗脫，洗脫率為100% ;洗脫后水洗至中性后再吸附，碘離子的再吸附容量為365mg/g。當(dāng)吸附溶液中共存lmol/L NaCl (摩爾比Cl_/T=500)時(shí)，碘的吸附容量為320mg/
g°實(shí)施例8將Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、N，N_ 二甲基庚基乙酰胺(N503)、
0.05mol/L磷酸鉀的水溶液按照體積比為1:2 :3混合，持續(xù)攪拌I小時(shí)后形成均勻凝膠；將所得凝膠陳化10小時(shí)、水洗、于80°C干燥10小時(shí)，得到塊狀凝膠。研磨過篩后,采用該吸附劑在酸性溶液(pH=2)中吸附碘離子,吸附容量為420mg/g°用0. OlmoVLNa2CO3水溶液按照固液比為Ig :0. 5L洗脫，洗脫率為100% ;洗脫后水洗至中性后再吸附，碘離子的再吸附容量為420mg/g。當(dāng)吸附溶液中共存lmol/L NaCl (摩爾比Cl_/T=500)時(shí)，碘的吸附容量為278mg/g°實(shí)施例9將Y -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、I, I, 3，3，5，5，7，7，9，9，-十甲基癸胺、
O.Olmol/L乙酸鈉的水溶液按照體積比為1:1 :2混合，持續(xù)攪拌2小時(shí)后形成均勻凝膠；將所得凝膠陳化24小時(shí)、水洗、于40°C干燥24小時(shí)，得到塊狀凝膠。研磨過篩后,采用該吸附劑在酸性溶液(pH=2)中吸附碘離子,吸附容量為343mg/g°用0. OlmoVLNa2CO3水溶液按照固液比為Ig :0. 5L洗脫，洗脫率為99% ;洗脫后水洗至中性后再吸附，碘離子的再吸附容量為340mg/g。當(dāng)吸附溶液中共存lmol/L NaCl (摩爾比Cl_/T=500)時(shí)，碘的吸附容量為197mg/
g°實(shí)施例10將Y _縮水甘油釀氧丙基二甲氧基娃燒、1-(3_乙基戍基)_4_乙基羊胺、2mol/L碳酸氫銨按照體積比為1:0. 6 :1混合，持續(xù)攪拌0. 5小時(shí)后形成均勻凝膠；將所得凝膠陳化8小時(shí)、水洗、于80°C干燥10小時(shí)，得到塊狀凝膠。研磨過篩后,采用該吸附劑在酸性溶液(pH=2)中吸附碘離子,吸附容量為398mg/g°用0. OlmoVLNa2CO3水溶液按照固液比為Ig :0. 5L洗脫，洗脫率為98% ;洗脫后水洗至中性后再吸附，碘離子的再吸附容量為390mg/g。當(dāng)吸附溶液中共存lmol/L NaCl (摩爾比Cl_/T=500)時(shí)，碘的吸附容量為217mg/g°實(shí)施例U將Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、二(1-異丁基-3，5_ 二甲基己基)胺、
0.5mol/L甲酸鈉的水溶液按照體積比為1:3 5混合，持續(xù)攪拌7小時(shí)后形成均勻凝膠；將所得凝膠陳化12小時(shí)、水洗、于90°C干燥6小時(shí)，得到塊狀凝膠。研磨過篩后,采用該吸附劑在酸性溶液(pH=2)中吸附碘離子,吸附容量為305mg/
g°用0. 01mol/L K2CO3水溶液按照固液比為Ig :0. 5L洗脫，洗脫率為100% ;洗脫后水洗至中性后再吸附,碘離子的再吸附容量為295mg/g。當(dāng)吸附溶液中共存lmol/L NaCl (摩爾比Cl7r=500)時(shí)，碘的吸附容量為252mg/g°實(shí)施例12將Y -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、I, I, 3，3，5，5，7，7，9，9，-十甲基癸胺、1-(3-乙基戍基)-4_乙基辛胺、二(1-異丁基-3，5-二甲基己基)胺、0. 5mol/L磷酸鈉按照體積比為1:0. 5 :0. 5 :0. 5 3混合，持續(xù)攪拌24小時(shí)后形成均勻凝膠；將所得凝膠陳化12小時(shí)、水洗、于90°C干燥6小時(shí)，得到塊狀凝膠。研磨過篩后，取粒度10-80目的吸附劑，采用該吸附劑在酸性溶液(pH=2)中吸附碘離子，吸附容量為399mg/g。用0. OlmoVLNa2CO3水溶液按照固液比為Ig :0. 5L洗脫，洗脫率為100% ;洗脫后水洗至中性后再吸附，碘離子的再吸附容量為399mg/g。當(dāng)吸附溶液中共存lmol/L NaCl (摩爾比Cl7r=500)時(shí)，碘的吸附容量為305mg/
g°實(shí)施例13將Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、三烷基胺(N235)、二( Y-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、0. 005mol/L磷酸氫二鈉的水溶液按照體積比為1:1 1 :5混合，持續(xù)攪拌0. 5小時(shí)后形成均勻凝膠；將所得凝膠陳化12小時(shí)、水洗、于80°C干燥12小時(shí)，得到塊狀凝膠。研磨過篩后,采用該吸附劑在酸性溶液(pH=2)中吸附碘離子,吸附容量為420mg/g°用0. 005mol/L Na2CO3水溶液按照固液比為Ig 1L洗脫，洗脫率為96% ;洗脫后水洗至中性后再吸附,碘離子的再吸附容量為405mg/g。當(dāng)吸附溶液中共存lmol/L NaCl (摩爾比Cl7r=500)時(shí)，碘的吸附容量為293mg/g°實(shí)施例14將Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、二(1-異丁基_3，5-二甲基己基)胺和水按照體積比為1:3 5混合，持續(xù)攪拌7小時(shí)后形成均勻凝膠；將所得凝膠陳化24小時(shí)、水洗、于90°C干燥6小時(shí)，得到塊狀凝膠。研磨過篩后,采用該吸附劑在酸性溶液(pH=2)中吸附碘離子,吸附容量為412mg/g°用0. OlmoVLNa2CO3水溶液按照固液比為Ig :0. 5L洗脫，洗脫率為100% ;洗脫后水洗至中性后再吸附，碘離子的再吸附容量為403mg/g。當(dāng)吸附溶液中共存lmol/L NaCl (摩爾比Cl_/T=500)時(shí)，碘的吸附容量為385mg/g°實(shí)施例15將Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、二(1-異丁基_3，5-二甲基己基)胺和水按照體積比為1:3 5混合，持續(xù)攪拌48小時(shí)后形成均勻凝膠；將所得凝膠陳化24小時(shí)、水洗、于80°C干燥8小時(shí)，得到塊狀凝膠。研磨過篩后,采用該吸附劑在酸性溶液(pH=2)中吸附碘離子,吸附容量為415mg/g°用0. OlmoVLNa2CO3水溶液按照固液比為Ig :0. 5L洗脫，洗脫率為100% ;洗脫后水洗至中性后再吸附，碘離子的再吸附容量為408mg/g。當(dāng)吸附溶液中共存lmol/L NaCl (摩爾比Cl_/T=500)時(shí)，碘的吸附容量為392mg/g°綜上可見，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的凝膠型碘離子吸附劑的吸附容量可達(dá)高達(dá)427mg/g,與現(xiàn)有技術(shù)的197mg/g(《附銀絲光沸石對氣載放射性碘的吸附特性的研究》,是現(xiàn)有技術(shù)中相對較高的吸附容量)相比，吸附容量得到很大提升；具有優(yōu)異的吸附選擇性，即使溶液中存在500倍濃度的氯離子，仍能具有392mmol/g的碘離子吸附容量；再生方法簡單，再生后的吸附劑仍能保持優(yōu)異的吸附容量，再生效率高達(dá)100%。以上所述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思所作出的各種其他相應(yīng)的改變與變形，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種凝膠型碘離子吸附劑的制備方法，包括以下步驟: 將Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷與有機(jī)胺、水或堿性水溶液混合，以形成凝膠液，其中Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷:有機(jī)胺:水或堿性水溶液的體積比為1:0.1-5:0.2-5 ;以及 將所述凝膠液陳化、水洗、干燥，得到塊狀的凝膠型碘離子吸附劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括研磨所述塊狀的凝膠型碘離子吸附劑，以形成粉末狀的凝膠型碘離子吸附劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述堿性水溶液中堿性物質(zhì)的濃度為小于等于10mol/L，并且所述堿性物質(zhì)為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氨水、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸銨、碳酸氫銨、草酸鈉、草酸鉀、甲酸鈉、甲酸鉀、乙酸鈉、乙酸鉀、磷酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸鉀、磷酸氫二鉀，或它們的任意混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)胺為N235、三辛胺、二(Y-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、氯化甲基三胺、N1923、l-庚基辛胺、二(4-甲基-2-丙基戊基)胺、N，N-二甲基庚基乙酰胺、1，1,3, 3，5，5，7，7，9，9，-十甲基癸胺、1-(3-乙基戊基)-4-乙基辛胺、二(1-異丁基_3，5-二甲基己基)胺，或它們的任意混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述混合的時(shí)間為0.5-48小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述陳化的時(shí)間為5-24小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述干燥在40-9(TC進(jìn)行6-24小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的制備方法得到的凝膠型碘離子吸附劑，其特征在于，所述凝膠型碘離子吸附劑為塊狀`、顆粒狀或粉末狀。
9.權(quán)利要求8所述的凝膠型碘離子吸附劑用于碘離子去除和碘離子提取的方法，包括將所述凝膠型碘離子吸附劑置于酸性含碘溶液中進(jìn)行吸附。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括再生凝膠型碘離子吸附劑的步驟: 用弱堿性水溶液洗脫吸附了碘離子的凝膠型碘離子吸附劑；以及用水洗滌至中性，以得到再生的凝膠型碘離子吸附劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述弱堿性水溶液為0.005-0.05mol/L的Na2CO3或K2CO3水溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種凝膠型碘離子吸附劑的制備方法，包括以下步驟將γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷與有機(jī)胺、堿性水溶液混合，以形成凝膠液，其中γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷有機(jī)胺堿性水溶液的體積比為10.1-50.2-5；以及將所述凝膠液陳化、水洗、干燥，得到塊狀的凝膠型碘離子吸附劑。本發(fā)明的制備方法工藝簡單、成本低廉。制備得到的凝膠型碘離子吸附劑吸附容量高、選擇性好，且洗脫再生簡單高效。可用于通過吸附法去除放射性廢料、醋酸及氯化鈉中的碘離子，無二次污染。還可以用于通過吸附法提取濃縮海水、海藻浸出液及鹵水中的碘離子，體系無需氧化且對碘含量無限制。
文檔編號B01J20/30GK103071457SQ20131001459
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月15日
發(fā)明者李 權(quán), 張慧芳, 郭敏, 葉秀深, 劉海寧, 吳志堅(jiān) 申請人:中國科學(xué)院青海鹽湖研究所