一种利用天然改性纤维处理含铀洗衣废水的方法

1.本发明属于放射性废水处理领域，具体涉及一种基于磷酸基团修饰的酰胺化丝瓜络纤维的合成方法，及其对含铀洗衣废水中铀高效提取。


背景技术：

2.核工业领域正处在快速发展阶段，对铀资源的需求日益增大。在核燃料元件生产过程中将产生一类低浓度含铀洗衣废水，污染物除缩聚磷酸盐、油污，织物纤维、颗粒杂质外，主要是洗涤剂中所含有的表面活性剂等有机物，与常规含铀工艺废水相比水质更为复杂，需要开发更耐污和高选择性的净化材料。目前国内外成熟的适用于核电厂放射性废水的处理技术包括过滤、膜处理、蒸发浓缩、吸附、离子交换等。但由于含铀洗衣废水中悬浮物颗粒物较多，易被交换到树脂上，阻塞了离子交换的通道，同时膜材料也易发生堵塞。因此，急需开发一种从含铀洗衣废水中高效提铀的方法。功能化纤维作为一类配位型聚合物，是含有特殊功能基团的金属离子吸附分离材料，可用于金属离子的富集分离，相比于常用的工业聚丙烯腈基材，天然丝瓜络纤维具有良好的可降解性和耐有机污染，同时它轻便、耐磨，机械强度较高，孔隙结构发达，廉价易得，酰胺基团和磷酸基团对铀酰离子具有较强的亲和力和配位能力形成络合物，。本发明所述的xkxw
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采用丝瓜络为基体材料，通过水热化学接枝反应引入酰胺基和磷酸基官能团，制备方法简单，制备得到的xkxw
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性能稳定，亲水性良好，吸附容量较高，再生性能较好，具有较好选择吸附性的和抗有机干扰能力。目前尚未见到有将该类天然改性纤维应用在含铀洗衣废水领域的报道。xkxw
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对于解决核资源的紧缺和潜在的环境问题具有潜在的应用价值。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种利用磷酸/酰胺化丝瓜络处理含铀洗衣废水的方法。其中，包括xkxw
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的合成，及其对含铀洗衣废水的净化和对铀资源的回收。
4.本发明以丝瓜络为基体材料，首先对丝瓜络纤维进行碱化处理，再通过水热反应将酰胺基基团和磷酸基团接枝到碱化后的纤维上，合成xkxw
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。利用有效官能团与金属离子的螯合性能，高效提取含铀洗衣废水的铀。
5.为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：（1）lf的预处理：将一定量的丝瓜络纤维剪小块用纯水浸泡，持续一段时间，换水后再超声。然后在80 ℃-100 ℃下，将小块的丝瓜络纤维完全浸没在5%-10%naoh溶液中，加热。用水洗涤处理后的丝瓜络纤维，保证丝瓜络纤维上的naoh被洗脱，将丝瓜络纤维放入烘箱中，干燥，得到的碱化丝瓜络纤维命名为lfa。
6.（2）lfa的氨化：将一定量的lfa，0.5 g-1.0 g的硝酸铈铵（can）、0.01 mol/l-0.05 mol/l的hno3溶液，混合均匀，在氮气环境下室温下搅拌。再加入n-羟甲基丙烯酰胺（n-ma），在氮气环境下室温下搅拌，然后用去离子洗涤，干燥，得到接枝氨基的丝瓜络纤维，命名为lfa-n。
g xkxw
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，作用120 min后，过滤进行固液分离，得上清液。结果如图3a所示。使用langmuir模型和freundlich模型进行模拟分别得到图3b和图3c。结果表明该纤维的吸附符合freundlich吸附等温线，xkxw
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对铀的吸附容量最大为333.111 mg/g。
17.实施例3移取浓度为100 mg/l的铀溶液50 ml于锥形瓶中，用1.0 mol/l hcl和na2co3溶液调节其ph至6.0，并加入0.020 g xkxw
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，作用120 min，过滤，得上清液1。将吸附铀后的xkxw
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加入50 ml 0.5 mol/l的hno3溶液中，静置1-2 h，过滤，得上清液2。利用icp-ms测试上清液1和上清液2中铀的浓度，根据吸附平衡公式计算出xkxw
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对铀的吸附容量和去除率。重复以上实验5次，以探索xkxw
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的循环利用行性。当循环再生4次时，吸附率仍在90 %以上，且解吸率没有太大变化，重复循环利用5次后吸附解吸性能略有降低，但吸附率仍能保持在80 %以上。由此表明，xkxw
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具有良好的循环利用性能。
18.实施例4为了验证xkxw
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的实际应用效果，使用xkxw
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处理处理真实含铀洗衣废液，废液包括u、mg、ca、ba、ni、k、sr、sn等元素,cod浓度75 mg/l（洗衣废水微滤后）取0.02 g xkxw
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，加入50 ml含铀洗衣废液，在25 ℃的条件下，反应2 h，结果如图4所示。xkxw
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对铀的去除率和分配系数kd分别为82.84 %和12068 ml
·
g-1，cod浓度为46 mg/l，表现出较好的选择吸附性，具有较好的应用前景。


技术特征：
1.一种利用磷酸/酰胺化丝瓜络处理含铀洗衣废水的方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）lf的预处理：将一定量的丝瓜络纤维剪小块用纯水浸泡，持续一段时间，换水后再超声。然后在80 ℃-100 ℃下，将小块的丝瓜络纤维完全浸没在5 %-10 %naoh溶液中，加热。用水洗涤处理后的丝瓜络纤维，保证丝瓜络纤维上的naoh被洗脱，将丝瓜络纤维放入烘箱中，干燥，得到的碱化丝瓜络纤维命名为lfa。（2）lfa的氨化：将一定量的lfa，0.5 g-1.0 g的硝酸铈铵（can）、0.01 mol/l-0.05 mol/l的hno3溶液，混合均匀，在氮气环境下室温下搅拌。再加入n-羟甲基丙烯酰胺（n-ma），在氮气环境下室温下搅拌，然后用去离子水洗涤，干燥，得到接枝氨基的丝瓜络纤维，命名为lfa-n。（3）lfa-n接枝磷基：将lfa-n丝瓜络样品，浸没于30 ml-50 ml无水乙腈（c2h3n）、5 ml-10 ml三氯氧磷（pocl3）溶液中，在一定温度下回流反应，再用冷水搅拌。再用纯水洗涤，烘箱干燥，命名为lfa-n-p（编号为xkxw
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）。2.根据权利要求1所述的吸附后的xkxw
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纤维，其特征在于，采用0.1-1.0 mol/l的hno3溶液对其进行解吸，可实现吸附剂的循环使用。3.根据权利要求1所述的xkxw
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纤维，其特征在于，可高效吸附阴离子、阳离子共存的含铀洗衣废水中的铀，对铀表现出较高的选择性吸附能力。4.根据权利要求3所述的xkxw
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的应用，其特征在于，所述的常规阴离子（no
3-、cl-等）及阳离子（mg
2+
、ca
2+
、na
+
等）等中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中引发剂包括硝酸铈铵、硫酸钾、焦磷酸锰、硫酸铈铵和高氯酸铈等。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中酰胺化试剂包括：n-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、n,n-二甲基甲酰胺等。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中磷酸化试剂包括：三氯氧磷，磷酸，氯亚磷酸二乙酯等。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，回流温度为50 ℃-100 ℃，反应时长为2 h-4 h。9.根据权利要求1所述的磷酸基团修饰的酰胺化丝瓜络纤维，其特征在于，应用形式多样。纤维柔顺性较好，具有一定的弹性，可制成纤维布、网纱等多种形式，以适应各种装置和环境。

技术总结
本发明提供了一种利用磷酸/酰胺化丝瓜络处理含铀洗衣废水的方法。本发明采用丝瓜络为基体材料，利用化学接枝法将酰胺基和磷基接枝到基体材料上，制备含有酰胺基和磷基的离子交换纤维（编号为XKXW


技术研发人员：聂小琴 石瀚晋 董发勤 张玉靖 夏雪 蒋亚廷 谢晓亮
受保护的技术使用者：西南科技大学
技术研发日：2022.01.11
技术公布日：2023/7/25