磁性铯离子吸附剂及其制备方法_2

文档序号:9606564阅读:来源:国知局
离第二混合物,获得第一固相,所述第一固相经清洗干燥获得所述磁性铯离子吸附剂。
[0032]对所述第一固相进行清洗干燥处理的具体方法为:首先将上述离心分离得到的第一固相超声分散在去离子水中清洗,并磁性分离,重复三次;然后将经过去离子水清洗的第一固相超声分散在无水乙醇中清洗,并磁性分离,重复三次;最后在40°C下干燥12h。
[0033]对本实施例制备得到的磁性铯离子吸附剂对铯离子的吸附性能进行了测试。具体地,将本实施例的磁性铯离子吸附剂置于含铯离子浓度为200mg/L的硝酸铯水溶液中,发现本实施例的磁性铯离子吸附剂的吸附容量为11.8mg/g ;也就是说,每克本实施例的磁性铯离子吸附剂可以吸附11.8mg的铯离子,吸附容量处于良好水平;与此同时,将本实施例的磁性铯离子吸附剂进行吸附-脱附的循环实验,经过十五次的上述循环之后,所述磁性铯离子吸附剂的质量保持为理论质量的99%以上,说明在吸附-脱附的循环使用过程中,几乎未出现酸溶蚀现象;也就是说,在酸洗脱附的操作过程中,该磁性铯离子吸附剂结构稳定,几乎未被酸溶蚀掉。另外,对此时的磁性铯离子吸附剂进行热重分析(TG/DSC),发现此时通过酰胺化作用连接在包覆四氧化三铁上的2-氨基甲基-18-冠-6的数量为初始合成时的数量的96% ;也就是说,经过十五次的吸附-脱附循环,所述磁性铯离子吸附剂有4%因结构坍塌、逐渐溶损等原因造成部分损失,因此说本实施例的磁性铯离子吸附剂结构及性质稳定,在多次循环利用的过程中,损失较少,吸附性能无明显降低。
[0034]本实施例的磁性铯离子吸附剂包含具有磁性的包覆四氧化三铁,因此不仅在制备的过程中,固液分离操作可以采用磁性分离,加快固液分离速度,而且在利用本实施例的磁性铯离子吸附剂从含铯离子的溶液中吸附完铯离子之后,还可利用磁性分离将吸附有铯离子的磁性铯离子吸附剂及被吸附溶液进行快速的固液分离,不仅缩短了利用磁性铯离子吸附剂吸附分离铯离子的速度,还可以利用磁性进行该磁性铯离子吸附剂的回收,减少损失与浪费。同时,本实施例的磁性铯离子吸附剂具有2-氨基甲基-18-冠-6,其属于一种氨基化冠醚衍生物,对铯离子具有较高的选择性,还有利于其从含有多种干扰离子的环境中选择性吸附铯离子;因此,本实施例的磁性铯离子吸附剂可用于去除放射性核废料中的铯离子,或用于从诸如盐湖等多种碱金属共存的竞争体系中吸附提取铯离子。
[0035]实施例2
[0036]在实施例2的描述中,与实施例1的相同之处在此不再赘述,只描述与实施例1的不同之处。实施例2与实施例1的不同之处在于,实施例2中的磁性铯离子吸附剂包括包覆四氧化三铁和通过酰胺化作用缩合连接在所述包覆四氧化三铁上的4-氨基苯并-18-冠-6。
[0037]本实施例的磁性铯离子吸附剂首先通过羧基化二氧化硅将四氧化三铁进行包覆,形成了包覆四氧化三铁,继而包覆四氧化三铁表面上的羧基与4-氨基苯并-18-冠-6上的氨基之间进行酰胺化作用而缩合形成的。
[0038]本实施例的磁性铯离子吸附剂的制备方法与实施例1中的制备方法的不同之处在于,在步骤一中,首先将5mmol的硝酸亚铁溶解于100mL体积比为1:1:1的乙醇/水/油酸的混合溶液中;然后向其中加入8g NaOH,搅拌均匀后倒入150mL水热反应釜中,加热至220 V,并保温24h,获得第六混合物;最后待水热反应釜冷却至室温后,所述第六混合物经乙醇和水清洗两次后,磁性分离,所得固相在60°C下的干燥6h,获得四氧化三铁。
[0039]在步骤二中,取15g步骤一得到的四氧化三铁置于500mL正己烷中,并向其中加入7mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷,获得第三混合物。
[0040]在步骤三中,将第三混合物在80 °C下搅拌20h,获得第四混合物;所述第四混合物经磁性分离,获得第二固相;优选地,分别用乙醇和四氢呋喃清洗所述第二固相各三遍。
[0041]在步骤四中,将所述第二固相加入至200mL四氢呋喃中,并向其中加入9g 丁二酸酐,室温下(25°C)搅拌24h,获得第五混合物,并磁性分离所述第五混合物,获得第三固相;再分别用N,N- 二甲基甲酰胺、乙醇和去离子水依次清洗所述第三固相两遍,并在40°C下干燥所述第三固相,获得包覆四氧化三铁。
[0042]在步骤五中,将包覆四氧化三铁与4-氨基苯并-18-冠-6按照质量比为30:1的比例混合,得到第一混合物。
[0043]在步骤六中,将8g所述第一混合物与0.03mol 1_轻基苯并三卩坐置于400mL四氢呋喃中,在80°C下搅拌并热回流,反应4h,获得第二混合物。
[0044]四氢呋喃作为一种溶剂,其沸点为65°C?66°C,起到溶解4_氨基苯并_18_冠_6和1-羟基苯并三唑的作用;同时,因上述加热温度已超过四氢呋喃的沸点,因此为了防止四氢呋喃挥发,采用了冷凝回流装置。
[0045]其余步骤参照实施例1中所述,制备得到了磁性铯离子吸附剂。
[0046]对本实施例制备得到的磁性铯离子吸附剂对铯离子的吸附性能进行了测试。具体地,将本实施例的磁性铯离子吸附剂置于含铯离子浓度为200mg/L的硝酸铯水溶液中,发现本实施例的磁性铯离子吸附剂的吸附容量为12.6mg/g ;也就是说,每克本实施例的磁性铯离子吸附剂可以吸附12.6mg的铯离子,吸附容量水平处于良好;与此同时,将本实施例的磁性铯离子吸附剂进行吸附-脱附的循环实验,经过十五次的上述循环之后,所述磁性铯离子吸附剂的质量保持为理论质量的99%以上,说明在吸附-脱附的循环使用过程中,几乎未出现酸溶蚀现象;也就是说,在酸洗脱附的操作过程中,该磁性铯离子吸附剂结构稳定,几乎未被酸溶蚀掉。另外,对此时的磁性铯离子吸附剂进行热重分析(TG/DSC),发现此时通过酰胺化作用连接在包覆四氧化三铁上的4-氨基苯并-18-冠-6的数量为初始合成时的数量的97% ;也就是说,经过十五次的吸附-脱附循环,所述磁性铯离子吸附剂有3%因结构坍塌、逐渐溶损等原因造成部分损失,因此说本实施例的磁性铯离子吸附剂结构及性质稳定,在多次循环利用的过程中,损失较少,吸附性能无明显降低。
[0047]本实施例的磁性铯离子吸附剂包含具有磁性的包覆四氧化三铁,因此不仅在制备的过程中,固液分离操作中可以采用磁性分离,加快固液分离速度,而且在利用本实施例的磁性铯离子吸附剂从含铯离子的溶液中吸附完铯离子之后,还可利用磁性分离将吸附有铯离子的磁性铯离子吸附剂及被吸附溶液进行快速的固液分离,不仅缩短了利用磁性铯离子吸附剂吸附分离铯离子的速度,还可以利用磁性进行该磁性铯离子吸附剂的回收,减少损失与浪费。同时,本实施例的磁性铯离子吸附剂具有4-氨基苯并-18-冠-6,其属于一种氨基化冠醚衍生物,对铯离子具有较高的选择性,还有利于其从含有多种干扰离子的环境中选择性吸附铯离子;因此,本实施例的磁性铯离子吸附剂可用于去除放射性核废料中的铯离子,或用于从诸如盐湖等多种碱金属共存的竞争体系中吸附提取铯离子。
[0048]实施例3
[0049]在实施例3的描述中,与实施例1的相同之处在此不再赘述,只描述与实施例1的不同之处。实施例3与实施例1的不同之处在于,实施例3中的磁性铯离子吸附剂包括包覆四氧化三铁和通过酰胺化作用连接在所述包覆四氧化三铁上的4-氨基二苯并-18-冠-6。
[0050]本实施例的磁性铯离子吸附剂首先通过羧基化二氧化硅将四氧化三铁进行包覆,形成了包覆四氧化三铁,继而包覆四氧化三铁表面上的羧基与4-氨基二苯并-18-冠-6上的氨基之间进行酰胺化作用而缩合形成的。
[0051]本实施例的磁性铯离子吸附剂的制备方法与实施例1中的制备方法的不同之处在于,在步骤一中,首先将15mmol的亚铁氰化钾溶解于100mL体积比为1:1:1的乙醇/水/油酸的混合溶液中;然后向其中加入8g NaOH,搅拌均匀后倒入150mL水热反应釜中,加热至220°C,并保温24h,获得第六混合物;最后待水热反应釜冷却至室温后,所述第六混合物经乙醇和水清洗两次后,磁性分离,所得固相在60°C下的干燥6h,获得四氧化三铁。
[0052]在步骤二中,取15g步骤一得到的四氧化三铁置于500mL甲苯中,并向其中加入7mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷,获得第三混合物。
[0053]在步骤三中,将第三混合物在80°C下搅拌20h,获得第四混合物;所述第四混合物经磁性分离,获得第二固相;优选地,分别用乙醇和四氢呋喃清洗所述第二固相各三遍。
[0054]在步骤四中,将所述第二固相加入至200mL四氢呋喃中,并向其中加入9g 丁二酸酐,室温下(25°C)搅拌24h,获得第五混合物,并磁性分离所述第五混合物,获得第三固相;再分别用N,N- 二甲基甲酰胺、乙醇和去离子水依次清洗所述第三固相两遍,并在40°C下干燥所
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