申请日2015.09.29
公开(公告)日2015.12.23
IPC分类号B01J20/26; G21F9/12; B01J20/32; B01J20/28
摘要
本发明公开了一种脱除放射性废水中钴离子的杂化膜吸附剂的制备方法，在惰性气氛或空气中，在硅烷偶联剂中加入以反应物质量比硅烷偶联剂∶磷酸二氢铵=1～0.01∶1的磷酸二氢铵，用水溶解后进行溶胶-凝胶反应，得到溶胶-凝胶反应的杂化前驱体;在质量百分浓度为0.1～10%的聚乙烯醇水溶液中，加入质量比PVA∶杂化前驱体=1∶0.01～0.5的杂化前驱体，再继续反应，将所得物质静置脱泡得到涂膜液，将涂膜液在聚四氟乙烯板或玻璃板上涂膜、干燥，即得到不带有支撑体的杂化膜吸附剂;或将涂膜液在支撑体上涂膜、干燥得到带有支撑体的杂化膜吸附剂。它对水中钴离子具有较强的吸附能力，可用于放射性废水中钴离子的脱除。
摘要附图
权利要求书
1.一种脱除放射性废水中钴离子的杂化膜吸附剂的制备方法，其特征在于：包括如 下步骤：
①、在惰性气氛或空气中，在0～150℃的温度条件下，在硅烷偶联剂中加入以反应 物质量比硅烷偶联剂∶磷酸二氢铵=1～0.01∶1的磷酸二氢铵，用水溶解后进行溶胶-凝 胶反应1～48小时，得到溶胶-凝胶反应的杂化前驱体;
②、在质量百分浓度为0.1～10%的聚乙烯醇(PVA)水溶液中，加入质量比PVA∶ 杂化前驱体=1∶0.01～0.5的杂化前驱体，再继续反应1～24小时，将所得到的物质静置 脱泡后得到涂膜液;
③、将静置脱泡后的涂膜液在聚四氟乙烯板或玻璃板上涂膜，室温下放置1-48小时 后得到膜片，从聚四氟乙烯板或玻璃板上取下膜片，将膜片在0～100℃、相对湿度为 50%～90%的惰性气氛或空气中干燥0.5～48小时，即得到不带有支撑体的可用于脱除放 射性废水中钴离子的杂化膜吸附剂;
或者，将静置脱泡后的涂膜液在支撑体上涂膜，至得到涂膜层，然后在0～100℃、 相对湿度为50%～90%的惰性气氛或空气中将支撑体和涂膜层一起共同干燥0.5～48小 时，即得到带有支撑体的可用于脱除放射性废水中钴离子的杂化膜。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂为含有氨基的γ-氨 丙基三乙氧基硅烷(简称KH-550)、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(简称A-1120)、 γ-氨丙基三甲氧基硅烷(简称A-1110)中的一种或多种相互混合后所得到的产物。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述支撑体可选用Al2O3陶瓷、二氧 化硅陶瓷、二氧化钛陶瓷、二氧化锆陶瓷、聚乙烯膜、多孔硅片、涤纶布、锦纶布、玻 璃纤维布、尼龙布或无纺布。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述干燥可选用真空干燥、对流干 燥、传导干燥、紫外线干燥、红外线干燥、微波干燥、冷冻干燥、化学吸湿干燥或机械 脱水干燥。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述涂膜可选用刮膜、喷洒涂膜、 浸渍涂膜、流动涂膜或旋转涂膜。
6.一种如权利要求1所述方法制备的杂化膜吸附剂在脱除水中钴离子的应用。
说明书
一种脱除放射性废水中钴离子的杂化膜吸附剂的制备方法
技术领域
本发明属于放射性废水处理技术领域，特别涉及利用溶胶-凝胶法制备一种用于脱除放射 性废水中钴离子的杂化膜吸附剂的方法。
背景技术
随着我国核电技术的迅猛发展及核电站数量的逐步增加，核电安全已引起人们的格外关 注。日本福岛核电站泄漏事故给我们敲响了警钟，如何安全、经济和妥善地处理放射性废水， 已成为我国核电工业可持续发展中必须要解决的重点问题之一。因此，采用新技术、新方法 处理核电废水就成为目前我国核电站建设中迫切需要解决的核电发展与环境保护及公众安全 等方面的关键科技难题，社会需求紧迫、任务繁重。
中国专利CN201110268222.8提出了一种金属离子印迹壳聚糖交联膜吸附剂的制备方法 及应用，是将金属盐与壳聚糖溶液形成均匀的络合物制膜液，将其流延成膜，使制得的印迹 膜在水溶液中进行预交联反应，然后进行化学交联改性反应，最后通过稀酸溶液洗脱金属离 子和预交联剂以释放氨基，得到金属离子印迹壳聚糖交联膜吸附剂;该方法主要是以印迹法 来吸附金属离子(其权利要求书中虽然陈述说可以吸附钴离子，但是说明书中没有钴离子吸 附分离的具体实施例)，存在印迹分子易脱落及膜稳定性差等缺点，其应用价值有限。
至今未见其他关于杂化膜吸附剂用于脱除放射性废水中钴离子的报道。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于脱除放射性废水中钴离子的杂化膜吸附剂的制备方法，以 克服现有技术的上述缺陷，为放射性废水中钴离子的脱除提供一条新的途径。
为实现此目的，本发明采用了以下技术方案：
一种脱除放射性废水中钴离子的杂化膜吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
①、在惰性气氛或空气中，在0～150℃的温度条件下，在硅烷偶联剂中加入以反应物质 量比硅烷偶联剂∶磷酸二氢铵=1～0.01∶1的磷酸二氢铵，用水溶解后进行溶胶-凝胶反应1～ 48小时，得到溶胶-凝胶反应的杂化前驱体;
②、在质量百分浓度为0.1～10%的聚乙烯醇(PVA)水溶液中，加入质量比PVA∶杂化 前驱体=1∶0.01～0.5的杂化前驱体，再继续反应1～24小时，将所得到的物质静置脱泡后得 到涂膜液;
③、将静置脱泡后的涂膜液在聚四氟乙烯板或玻璃板上涂膜，室温下放置1-48小时后得 到膜片，从聚四氟乙烯板或玻璃板上取下膜片，将膜片在0～100℃、相对湿度为50%～90% 的惰性气氛或空气中干燥0.5～48小时，即得到不带有支撑体的可用于脱除放射性废水中钴 离子的杂化膜吸附剂;
或者，将静置脱泡后的涂膜液在支撑体上涂膜，至得到涂膜层，然后在0～100℃、相对 湿度为50%～90%的惰性气氛或空气中将支撑体和涂膜层一起共同干燥0.5～48小时，即得 到带有支撑体的可用于脱除放射性废水中钴离子的杂化膜。
作为优选技术方案，所述硅烷偶联剂为含有氨基的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(简称 KH-550)、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(简称A-1120)、γ-氨丙基三甲氧基硅烷(简 称A-1110)中的一种或多种相互混合后所得到的产物。
所述支撑体可选用Al2O3陶瓷、二氧化硅陶瓷、二氧化钛陶瓷、二氧化锆陶瓷、聚乙烯膜、 多孔硅片、涤纶布、锦纶布、玻璃纤维布、尼龙布或无纺布。
所述干燥可选用真空干燥、对流干燥、传导干燥、紫外线干燥、红外线干燥、微波干燥、 冷冻干燥、化学吸湿干燥或机械脱水干燥。
所述涂膜可选用刮膜、喷洒涂膜、浸渍涂膜、流动涂膜或旋转涂膜。
本发明的有益效果表现在：
1)、制备的杂化膜吸附剂呈片状结构形态，既可以带有支撑体，也可以不带有支撑体; 它对水中钴离子具有较强的吸附脱除能力，既可以用于带有钴离子的放射性废水中钴离子的 吸附脱除，也可以用于其它带有钴离子的普通废水中钴离子的吸附分离和净化处理，消除其 对环境和人类的危害。
2)、与现有技术相比较，本发明采用溶胶-凝胶法制备用于脱除放射性废水中钴离子的杂 化膜吸附剂，其突出特点是借助杂化膜上带有的氨基和磷酸根与水溶液中钴离子之间的络合 作用来增加杂化膜吸附剂对钴离子的吸附脱除能力;由于本吸附剂呈膜片状，可以制成工业 膜分离装置用于放射性废水中低浓度钴离子的吸附脱除以及吸附后剩余液的膜过滤，且钴离 子的吸附和吸附后剩余液的膜过滤可以同步进行，所以生产流程短、操作简单，对于低浓度 放射性废水的分离更加快捷有效，它能够满足核电工业规模化脱除低浓度放射性废水中钴离 子的实际需求。
3)、与中国专利CN201110268222.8提出的将金属盐与壳聚糖进行络合制备金属离子印迹 壳聚糖交联膜吸附剂来吸附重金属离子的方法相比，本发明制膜工艺简单，杂化膜均匀稳定， 不易脱落，金属离子钴离子的吸附和吸附后剩余液的膜过滤可以同步进行，可以制成工业化 膜分离装置用于工业生产中低浓度放射性废水的大批量的吸附分离及净化处理。
