一種銫離子吸附劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，涉及一種銫離子吸附劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國鹽湖中的Cs+資源豐富，研究如何從鹽湖中提取和分離Cs+意義十分重大。目前針對Cs+的分離和提取，主要有沉淀法、離子交換法和溶劑萃取法。沉淀法主要適用于從巖石礦物資源中提取Cs+，如從光鹵石、鋰云母、銫榴石中提取Cs+，但此方法屬間歇式操作，步驟復(fù)雜，勞動強(qiáng)度大，固液分離操作困難。離子交換法具有操作工藝簡單、機(jī)械、熱及輻照穩(wěn)定性強(qiáng)、以及對Cs+具有非常顯著的選擇性等優(yōu)點(diǎn)，但無機(jī)離子交換劑在水中具有較高溶解度，而有機(jī)離子交換劑對高價離子的交換勢大，當(dāng)高價離子共存時有很大干擾，難以制得滿意的色譜柱。在Cs+的分離提取方法中，溶劑萃取法是近年來研究較多、應(yīng)用較廣、進(jìn)展較快的一種分離技術(shù)，溶劑萃取法分離提取Cs+所用的萃取劑主要包括冠醚、杯芳烴、二苦胺及其衍生物等試劑，因此溶劑萃取法存在萃取劑價格較高、用量較多、回收損失大、以及部分試劑有毒性等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種銫離子吸附劑及其制備方法，本發(fā)明的銫離子吸附劑通過酰胺化作用將氨基化四氧化三鐵與羧基化冠醚衍生物結(jié)合起來，形成了穩(wěn)定的化學(xué)鍵，因此本發(fā)明的銫離子吸附劑在使用過程中其結(jié)構(gòu)及性質(zhì)穩(wěn)定，能夠在循環(huán)使用中對銫離子保持良好的吸附作用；同時，所述銫離子吸附劑具有磁性，在從含銫離子的溶液中吸附完銫離子后，可實(shí)現(xiàn)快速的固液分離。
[0004]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
[0005]—種銫離子吸附劑的制備方法，包括步驟:A、制備氨基化四氧化三鐵；B、將羧基化冠醚衍生物與縮合劑混合，得到第一混合物；C、將所述第一混合物置于溶劑中攪拌，再向所述溶劑中加入所述氨基化四氧化三鐵，并在40°C?80°C下反應(yīng)至少lh，得到第二混合物；其中，所述溶劑用于溶解所述羧基化冠醚衍生物和所述縮合劑；D、對所述第二混合物進(jìn)行固液分離，得到第一固相，清洗并烘干所述第一固相，得到銫離子吸附劑。
[0006]進(jìn)一步地，所述步驟A的具體方法包括:將鐵源與烯胺化合物混合并攪拌，得到第三混合物；將所述第三混合物在160°C?220°C下水熱反應(yīng)至少4h，得到第四混合物；清洗并對所述第四混合物進(jìn)行固液分離，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鐵。
[0007]進(jìn)一步地，所述鐵源與所述稀胺化合物的物質(zhì)的量之比為1:40?200。
[0008]進(jìn)一步地，所述鐵源選自檸檬酸鐵、檸檬酸鐵胺中的任意一種；所述烯胺化合物選自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的任意一種。
[0009]進(jìn)一步地，所述氨基化四氧化三鐵與所述羧基化冠醚衍生物的物質(zhì)的量之比不超過 40:1。
[0010]進(jìn)一步地，所述羧基化冠醚選自(+)-(18-冠-6)-2，3，11，12-四羧酸、(-)-(18-冠-6)-2，3，11，12-四羧酸、4’ -羧基苯并-18-冠-6中的任意一種。
[0011]進(jìn)一步地，所述縮合劑選自1-羥基-7-偶氮苯并三氮唑、1-羥基苯并三唑、N,Nr -羰基二咪唑中的任意一種。
[0012]進(jìn)一步地，所述羧基化冠醚衍生物與所述縮合劑的物質(zhì)的量之比為0.8?1.2:1。
[0013]進(jìn)一步地，所述縮合劑為物質(zhì)的量相等的1-(3-二甲氨基丙基)-3_乙基碳二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺的混合物。
[0014]進(jìn)一步地，所述羧基化冠醚衍生物與所述縮合劑的物質(zhì)的量之比為0.4?0.6:1。
[0015]進(jìn)一步地，在所述步驟C中，所述溶劑選自四氫呋喃、正己烷、二甲基亞砜中的任意一種。
[0016]本發(fā)明的另一目的還在于提供一種銫離子吸附劑，所述銫離子吸附劑包括氨基化四氧化三鐵以及通過酰胺化作用縮合連接在所述氨基化四氧化三鐵上的羧基化冠醚衍生物。
[0017]進(jìn)一步地，所述羧基化冠醚衍生物選自(+)-(18-冠_6)-2，3，11，12-四羧酸、(-)-(18-冠-6)-2，3，11，12-四羧酸、4’ -羧基苯并-18-冠-6中的任意一種。
[0018]本發(fā)明以氨基化四氧化三鐵以及羧基化冠醚衍生物作為原料，通過二者之間的酰胺化作用，制備得到了結(jié)構(gòu)及性質(zhì)穩(wěn)定且兼具磁性的銫離子吸附劑。根據(jù)本發(fā)明的銫離子吸附劑不僅具有較強(qiáng)的銫離子吸附選擇性，同時，所述銫離子吸附劑具有磁性，在從含銫離子的溶液中吸附完銫離子后，可實(shí)現(xiàn)快速的固液分離，而且其結(jié)構(gòu)及性質(zhì)穩(wěn)定，在若干次的反復(fù)使用的過程中幾乎不發(fā)生變化，其吸附能力無明顯降低；另外，利用原料氨基化四氧化三鐵的磁性，在制備的過程中，同樣可以采用磁性分離進(jìn)行快速的固液分離，提高制備效率；本發(fā)明的銫離子吸附劑可應(yīng)用于從諸如放射性核廢料、類似鹽湖鹵水的多離子競爭體系中吸附分離銫離子。
【附圖說明】
[0019]通過結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述，本發(fā)明的實(shí)施例的上述和其它方面、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，附圖中:
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的氨基化四氧化三鐵的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的銫離子吸附劑的XRD圖片；
[0022]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的銫離子吸附劑的SEM圖片；
[0023]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的銫離子吸附劑的TEM圖片。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下，將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，可以以許多不同的形式來實(shí)施本發(fā)明，并且本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為限制于這里闡述的具體實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例是為了解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的各種實(shí)施例和適合于特定預(yù)期應(yīng)用的各種修改。在附圖中，為了清楚起見，可以夸大元件的形狀和尺寸，并且相同的標(biāo)號將始終被用于表示相同或相似的元件。
[0025]將理解的是，盡管在這里可使用術(shù)語“第一”、“第二”等來描述各種元件，但是這些元件不應(yīng)受這些術(shù)語的限制。這些術(shù)語僅用于將一個元件與另一個元件區(qū)分開來。
[0026]實(shí)施例1
[0027]本實(shí)施例提供了一種銫離子吸附劑，其包括氨基化四氧化三鐵以及通過酰胺化作用與所述羥基化四氧化三鐵縮合相連的(+)-(18-冠_6)-2，3，11，12-四羧酸。
[0028]值得說明的是，在本實(shí)施例中，所述氨基化四氧化三鐵是指在四氧化三鐵顆粒的表面上連接有若干氨基，而并非每個四氧化三鐵分子上連接有氨基。如圖1所示為所述氨基化四氧化三鐵的結(jié)構(gòu)示意圖；在圖1中，陰影部分表示四氧化三鐵顆粒內(nèi)部，從圖1可以清楚地看到，0原子位于四氧化三鐵顆粒的表面，且所述0原子上還連接有NH2，也就是說四氧化三鐵顆粒的表面實(shí)現(xiàn)了氨基化，得到了氨基化四氧化三鐵，而所述氨基即可與羧基化冠醚衍生物通過氨基與羧基之間的酰胺化作用縮合連接在一起，形成了 -NH-C = 0的官能團(tuán)，從而形成了本實(shí)施例的銫離子吸附劑。
[0029]以下將對本實(shí)施例的銫離子吸附劑的制備方法進(jìn)行詳細(xì)的描述