專利名稱：一種烷基胺改性無機(jī)粘土礦物吸附材料及其制法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢水中放射性元素的處理技術(shù)，具體涉及一種放射性元素吸附材料，特別涉及一種能去除水中放射性元素的烷基胺改性無機(jī)粘土礦物吸附材料及其制備方法和用途。
背景技術(shù)：
由于核技術(shù)的研究及核工業(yè)的應(yīng)用，導(dǎo)致放射性元素釋放到環(huán)境中造成放射性污染。水體中的放射性污染主要來源于核工業(yè)和原子反應(yīng)堆設(shè)施排放的廢水、核武器制造和核試驗(yàn)污染以及大氣中氣載放射性物質(zhì)的沉積、污染地面上的徑流等。環(huán)境中的放射性物質(zhì)可以由多種途徑進(jìn)入人體，對(duì)心血管系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)造成損害，引發(fā)多種疾病，對(duì)人體造成損傷。放射性污染與其他環(huán)境污染相比還具有持續(xù)性和長(zhǎng)時(shí)性、劑量累積性和公眾無感知性等特點(diǎn)，使得其對(duì)人體的危害尤為突出。因此如何安全有效地處置放射性廢物，減輕放射性廢水對(duì)環(huán)境的危害，成為核工業(yè)、核技術(shù)面臨的重要課題。目前放射性廢液常用的處理方法有絮凝沉淀、蒸發(fā)、離子交換、生物處理和膜技術(shù)等方法，這些常規(guī)的處理方法存在著處理效率低、處理費(fèi)用高、后續(xù)處理繁瑣以及產(chǎn)生二次污染等不同的缺點(diǎn)。吸附作為一種有效、方便、穩(wěn)定的處理方法被廣泛應(yīng)用于放射性廢水的處理。吸附法處理的效果與吸附劑的性能有很大關(guān)系，粘土礦物由于其穩(wěn)定性高、表面積大、孔隙結(jié)構(gòu)豐富和成本低等特點(diǎn)，作為一種良好的吸附材料得到廣泛應(yīng)用。目前常用天然無機(jī)粘土礦物作為吸附劑來處理放射性廢水，但吸附效率比較低。以改性后的粘土礦物作為吸附劑來處理放射性廢水在一些文獻(xiàn)中(王金明，易發(fā)成.改性凹凸棒石表征及其對(duì)模擬核素Cs+的吸附研究.非金屬礦，2006，29 (2) :53-55)(Tsing-Hai Wang,Tsung-Ying Liu etal.Performance of phosphoric acid activatedmontmoriIIonite as buffer materials for radioactive waste repository. JournalofHazardous Materialsl73 (2010) 335 - 342.)也有報(bào)道，王金明等提出一種用NaOH改性凹凸棒石的方法，需要在85°C高溫下進(jìn)行反應(yīng),耗能高；Tsing-Hai Wang等提出了一種用磷酸活化蒙脫石的方法，需要采用回流的方法，制備過程復(fù)雜，這些改性方法只適合實(shí)驗(yàn)室的少量制備，很難應(yīng)用于工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的放射性元素吸附材料吸附效率低下、成本較高等缺點(diǎn)，本發(fā)明的首要目的在于提供一種烷基胺改性無機(jī)粘土礦物吸附材料的制備方法。本發(fā)明的另一目的在于提供由上述方法制備得到的烷基胺改性無機(jī)粘土礦物吸附材料，該吸附材料吸附效率高、吸附速度快、成本低廉。本發(fā)明的再一目的在于提供上述的烷基胺改性無機(jī)粘土礦物吸附材料的用途。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種烷基胺改性無機(jī)粘土礦物吸附材料的制備方法，包括以下步驟(I)將粘土礦物粉碎，然后按m枯土礦物V71^=O. 02^0. lg/mL的比例分散于水中形成懸浮液；(2)按n燒基胺m枯土礦物=0. 8 2. 4mmol/g的比例向步驟(I)所得的懸浮液中加入改性劑烷基胺，混合均勻后調(diào)節(jié)懸浮液PH值至f 10，在25飛(TC下振蕩反應(yīng)12 36h，得到活化產(chǎn)物；(3)將活化產(chǎn)物離心，取沉淀；用水洗滌沉淀至其pH值為中性，然后烘干，得到烷基胺改性無機(jī)粘土礦物吸附材料；所述的粘土礦物為蒙脫石或蛭石中的一種；步驟(2)所述的改性劑烷基胺優(yōu)選乙胺、丙胺、丁胺中的一種；步驟(3)所述的離心,優(yōu)選以4000r/min離心5min。上述方法制備得到的烷基胺改性無機(jī)粘土礦物吸附材料可用于處理含放射性元素的廢水，吸附效率高、吸附速度快。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果1、本發(fā)明中，無機(jī)粘土礦物經(jīng)不同的改性劑活化后，對(duì)銫、鍶等放射性元素的吸附量、吸附速率等與無機(jī)粘土 礦物原礦相比都有了較大提高。例如在Cs(I)初始濃度為119. 2mg/L時(shí)，乙胺改性蒙脫石對(duì)Cs(I)的吸附量為54. 78mg/g,比蒙脫石原礦的吸附量36. 2mg/g有很大提高。2、本發(fā)明的烷基胺改性無機(jī)粘土礦物吸附材料制造成本較低，所需原料簡(jiǎn)單易得，主要原料無機(jī)粘土礦物(蒙脫石、蛭石)在自然界中廣泛分布，價(jià)格低廉，來源廣泛；其他原料如改性劑乙胺、丙胺、丁胺等也是常見的化工試劑，較易取得。3、本發(fā)明的制備過程簡(jiǎn)單，投資少，且反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)在常溫常壓下完成，無需特殊專用設(shè)備，能耗低，應(yīng)用前景廣闊。


圖1是實(shí)施例1的乙胺改性蒙脫石吸附材料的紅外圖譜；其中，曲線a_蒙脫石的紅外圖譜，曲線b_實(shí)施例1的乙胺改性蒙脫石吸附材料的紅外圖譜。圖2是不同時(shí)間內(nèi)乙胺改性蒙脫石吸附材料及蒙脫石對(duì)Cs(I)的吸附曲線圖；其中，曲線a-蒙脫石的吸附曲線，曲線b-乙胺改性蒙脫石吸附材料的吸附曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1烷基胺改性蒙脫石吸附材料，由以下步驟制備得到(I)將蒙脫石粉碎過200目篩后，稱取3g蒙脫石加入60mL蒸餾水制成濃度為50g/L的蒙脫石懸浮液，即Hiww V水=0.05g/mL，同樣的蒙脫石懸浮液制備3份，分別記為A、B、C。
(2)按Iiliais m蒙脫石=2. 4mmol/g的比例,將改性劑乙胺、丙胺、丁胺分別加入到步驟(I)所制得的蒙脫石懸浮液A、B、C中，投加量分別為68%乙胺溶液0. 68mL ;丙胺0. 60mL ；丁胺0. 72mL?；旌暇鶆蚝笥?. lmol/LHCl和NaOH調(diào)節(jié)pH值為1，在30°C下置于水浴振蕩器中振蕩24h。(3)將步驟(2)中的活化產(chǎn)物置于離心機(jī)中以4000r/min離心5min去除上清液，用水沖洗3次，使pH值接近于7，然后將活化產(chǎn)物在60°C溫度下烘干，研磨后過200目篩，得到乙胺改性蒙脫石吸附材料、丙胺改性蒙脫石吸附材料、丁胺改性蒙脫石吸附材料。如圖1所示，從紅外圖譜中可以看出，乙胺改性后的蒙脫石吸附材料(b)仍然顯示出蒙脫石原礦(a)的特征吸收峰，說明改性后的材料結(jié)構(gòu)沒有遭到破壞，蒙脫石的基本骨架仍然保存。乙胺改性后的蒙脫石吸附材料在1507CHT1處出現(xiàn)了較明顯的吸收峰，這是-CH2-的變形振動(dòng)或-NH2的彎曲振動(dòng)，這些都是乙胺的特征峰，說明乙胺改性蒙脫石成功。實(shí)施例2將適量的氯化銫(CsCl)溶解在蒸餾水中，配制濃度為119. 2mg/LCs (I)溶液，分別稱取0. 05g蒙脫石原礦及實(shí)施例1所得乙胺改性蒙脫石吸附材料、丙胺改性蒙脫石吸附材料、丁胺改性蒙脫石吸附材料于50mL錐形瓶中，移取25mL配制好的Cs(I)溶液，充分混合后置于30°C水浴振蕩器上振蕩24h后，取上清液用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定溶液中Cs(I)的濃度。結(jié)果見表I。表I的數(shù)據(jù)表明烷基胺改性蒙脫石吸附材料對(duì)Cs (I)的吸附量與蒙脫石原礦相比有了大幅度提高，對(duì)水中的放射性元素銫表現(xiàn)出很好的吸附效果。表I烷基胺改性蒙脫石吸附材料及蒙脫石對(duì)Cs (I)的吸附效果
權(quán)利要求
1.一種烷基胺改性無機(jī)粘土礦物吸附材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)將粘土礦物粉碎，然后按m枯土礦物:V*=0.02^0. lg/mL的比例分散于水中形成懸浮液； (2)按n燒基胺m枯土礦物=0.8^2. 4mmol/g的比例向步驟(I)所得的懸浮液中加入改性劑燒基胺，混合均勻后調(diào)節(jié)懸浮液pH值至f 10，在25飛(TC下振蕩反應(yīng)12 36h，得到活化產(chǎn)物； (3)將活化產(chǎn)物離心，取沉淀；用水洗滌沉淀至其pH值為中性，然后烘干，得到烷基胺改性無機(jī)粘土礦物吸附材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的烷基胺改性無機(jī)粘土礦物吸附材料的制備方法，其特征在于所述的粘土礦物為蒙脫石或蛭石中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的烷基胺改性無機(jī)粘土礦物吸附材料的制備方法，其特征在于步驟(2)所述的烷基胺為乙胺、丙胺、丁胺中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的烷基胺改性無機(jī)粘土礦物吸附材料的制備方法，其特征在于步驟(3)所述的離心,是以4000r/min離心5min。
5.一種烷基胺改性無機(jī)粘土礦物吸附材料，其特征在于是由權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法制備得到。
6.權(quán)利要求5所述的烷基胺改性無機(jī)粘土礦物吸附材料在處理含放射性元素的廢水中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種烷基胺改性無機(jī)粘土礦物吸附材料及其制備方法和用途，該方法包括以下步驟將粘土礦物按m粘土礦物:V水=0.02~0.1g/mL的比例分散于水中形成懸浮液；按n烷基胺:m粘土礦物=0.8~2.4mmol/g的比例向懸浮液中加入改性劑烷基胺，混合均勻后調(diào)節(jié)懸浮液pH值至1~10，在25~50℃下振蕩反應(yīng)12~36h，得到活化產(chǎn)物；將活化產(chǎn)物離心，取沉淀；用水洗滌沉淀至其pH值為中性，然后烘干，得到烷基胺改性無機(jī)粘土礦物吸附材料。本發(fā)明中，無機(jī)粘土礦物經(jīng)不同的改性劑活化后，對(duì)銫、鍶等放射性元素的吸附量、吸附速率等與無機(jī)粘土礦物原礦相比都有了較大提高。
文檔編號(hào)B01J20/12GK103055801SQ20121055277
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者吳平霄, 龍航, 朱能武 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)