本發(fā)明涉及一種生物磁性吸附劑的制備方法的技術領域，特別涉及一種馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑的制備方法及對鈾吸附的應用技術，屬于再生資源化利用及環(huán)境與化學技術領域。
背景技術：
核能是當今世界解決能源短缺的重要途徑，然而隨著核工業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)生的含鈾放射性廢水越來越多。另外，在鈾礦的開采、冶煉和提純的過程中，往往伴隨著大量含鈾廢水的產(chǎn)生，這些廢水中的鈾元素同時具有化學毒性和放射性且U-238 的半衰期長達4. 468 × 109 a，如果不加處理即排入周邊環(huán)境中將會對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成嚴重危害，因此對含鈾廢水的處理一直都是科研工作者的熱門課題。
傳統(tǒng)的處理含鈾廢水的方法主要有蒸發(fā)濃縮法、離子交換法、混凝沉淀法、氧化還原法等，但這些傳統(tǒng)方法存在工藝流程冗長復雜且成本較高等缺點。 而運用生物吸附材料處理放射性廢水的生物吸附法，因其具有材料來源廣泛，吸附速度快，選擇性好，pH 值和溫度范圍寬，且沒有二次污染物等優(yōu)點，在處理含鈾元素的放射性廢水領域中日益受到目前，國內(nèi)外已有一些研究表明， 細菌、真菌、藻類和無機吸附材料等對鈾具有一定富集作用，但吸附處理效果不是很理想。也有少數(shù)研究者將農(nóng)林廢棄物用于鈾的吸附處理的結果顯示，處理成本低、二次污染少、易再生利用、回收鈾的可能性大。
在水處理過程中，吸附劑利用其豐富的結構、比表面積加之通過表面各種活性基團與吸附質(zhì)的相互作用，從液相中萃取出污染物，從而達到水質(zhì)凈化的作用。其中，吸附法與其他工藝相比優(yōu)勢在于能夠處理生物法難以處理的金屬離子、難降解有機物及一些陰離子污染物。但與此同時，吸附法也存在許多不足之處，其中吸附劑的固液分離困難一直是阻礙吸附技術進步的一大問題，因而近年來許多學者致力于研究磁性吸附劑并應用于水體中污染物質(zhì)的去除。研究可知，在外加磁場的幫助下，磁性吸附劑能夠快速實現(xiàn)固液分離，并同時擁有高速的傳質(zhì)速率和良好的接觸效率，因而可在很大程度上可以解決傳統(tǒng)吸附法所面臨的問題。
資源短缺和環(huán)境污染已經(jīng)成為當今世界的兩大主要問題，因此，利用天然可再生資源，開發(fā)環(huán)境友好型產(chǎn)品和技術將成為可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。絲瓜絡為葫蘆科一年生草本植物絲瓜的成熟果實中的維管束或者說絲瓜的枯老果實。絲瓜是我國夏秋季節(jié)常用蔬菜，全國大多數(shù)的省區(qū)有產(chǎn)，為栽培品，絲瓜絡是地球非常豐富的再生資源，具有質(zhì)輕價廉、可降解和環(huán)境友好等特點，絲瓜絡由多層絲狀纖維交織而成的網(wǎng)狀物，體輕，質(zhì)堅韌，不能折斷，同時含木聚糖、甘露聚糖、半乳聚糖等，而且其具有親水性，還帶有豐富的配位基、很容易進行化學改性，國內(nèi)絲瓜絡改性后作為吸附劑在金屬離子吸附中的應用。申請?zhí)枮?00810034734.6的專利中公開了絲瓜絡對多種金屬離子吸附性能及絲瓜絡作為吸附劑在金屬離子吸附中的應用，其中絲瓜絡對Cu2+和Zn2+的吸附；天然高分子材料被利用作為吸附劑具有可再生、可降解、環(huán)保友好、廉價等優(yōu)點，是重要的生物資源。將馬來酸用來改性磁性絲瓜絡未見報道。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的之一是提供一種馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑的制備方法，獲取的一種馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑的制備方法對水體系中鈾的進行吸附分離。
本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn)。
一種馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑的制備方法，其特征在于，該方法具有以下工藝步驟：
（1）絲瓜絡預處理：在反應器中，按如下組成質(zhì)量百分濃度加入，去離子水：60~68%，濃硫酸：15~20%，攪拌均勻，冷至室溫，過硫酸銨：3~6%，溶解，再加入絲瓜絡：12~20%，各組分之和為百分之百，室溫浸泡10~12 h，再煮沸20min，冷卻后用去離子水洗滌至中性，固液分離，干燥，得到預處理絲瓜絡；
（2）磁性絲瓜絡制備：在反應器中，按如下組成質(zhì)量百分濃度加入，去離子水：72~80%，納米Fe3O4磁性微粒：2~8%，六偏磷酸鈉：1.0~4.0%，超聲分散成懸濁液，加入預處理絲瓜絡：12~18%，各組分之和為百分之百，溫度升至70±2℃恒溫、攪拌、回流反應6~8h，整個反應過程在氬氣環(huán)境下進行，反應結束后，冷至室溫，固液分離，洗滌，干燥，得到磁性絲瓜絡；
（3）馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑的制備：在反應器中，按如下組成質(zhì)量百分濃度加入，去離子水：62~70%，馬來酸：10~15%，磁性絲瓜絡：12~18%，乙二醛：4~10%，各組分之和為百分之百，溫度升至65±2℃恒溫、攪拌、回流反應6~8h，固液分離，洗滌，干燥，得到馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑。
在步驟（1）中所述絲瓜絡為去皮去核、洗凈、粉碎，過篩，粒徑在120~160目之間。
本發(fā)明的另一目的是提供馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑對水體系中對鈾的吸附，特點為：將制備好的馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑用去離子水浸泡1~2h，按靜態(tài)法吸附。
將制備好的馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑用去離子水浸泡1~2h，按動態(tài)法吸附。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術比較，具有如下優(yōu)點及有益效果：
（1）本發(fā)明獲得的馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑具有良好的物理化學穩(wěn)定性和優(yōu)異的機械強度，吸附容量大，對鈾的最大吸附容量達52.61 mg/g，耐磨可反復使用次數(shù)可達10次以上，吸附的速度快，吸附選擇好，解吸性能好，能夠在較寬的酸堿范圍內(nèi)使用。
（2）本發(fā)明獲得的馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑既具有固相載體材料的優(yōu)點，也解決了活性基團應用到水環(huán)境中的流失問題。
（3）穩(wěn)定性好，是天然綠色產(chǎn)品，再生材料，廢棄物可生物降解，其來源廣泛，價格低廉，對環(huán)境水的污染修復等方面有現(xiàn)實意義，減輕環(huán)保壓力。
（4）本發(fā)明獲得的馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑既具有固相載體材料的優(yōu)點，鈾吸附在馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑上，外加磁場即可將吸附完成后的吸附劑從水中分離，容易分離回收等優(yōu)點。
（5）合成的過程要求的條件容易控制，能耗低，操作簡單，屬于清潔生產(chǎn)工藝，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施方式
實施例1
（1）絲瓜絡預處理：在反應器中，分別加入，去離子水：130mL，濃硫酸：20mL，攪拌均勻，冷至室溫，過硫酸銨：8g，溶解，再加入絲瓜絡：30g，室溫浸泡11 h，再煮沸20min，冷卻后用去離子水洗滌至中性，固液分離，干燥，得到預處理絲瓜絡；
（2）磁性絲瓜絡制備：在反應器中，分別加入，去離子水：150mL，納米Fe3O4磁性微粒：10g，六偏磷酸鈉：4g，超聲分散成懸濁液，加入預處理絲瓜絡：35g，溫度升至70±2℃恒溫、攪拌、回流反應7h，整個反應過程在氬氣環(huán)境下進行，反應結束后，冷至室溫，固液分離，洗滌，干燥，得到磁性絲瓜絡；
（3）馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑的制備：在反應器中，分別加入，去離子水：130mL，馬來酸：25g，磁性絲瓜絡：30g，乙二醛：14g，溫度升至65±2℃恒溫、攪拌、回流反應7h，固液分離，洗滌，干燥，得到馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑。
實施例2
（1）絲瓜絡預處理：在反應器中，分別加入，去離子水：60mL，濃硫酸：11mL，攪拌均勻，冷至室溫，過硫酸銨：3g，溶解，再加入絲瓜絡：17g，室溫浸泡10 h，再煮沸20min，冷卻后用去離子水洗滌至中性，固液分離，干燥，得到預處理絲瓜絡；
（2）磁性絲瓜絡制備：在反應器中，分別加入，去離子水：72mL，納米Fe3O4磁性微粒：8g，六偏磷酸鈉：4g，超聲分散成懸濁液，加入預處理絲瓜絡：16g，溫度升至70±2℃恒溫、攪拌、回流反應8h，整個反應過程在氬氣環(huán)境下進行，反應結束后，冷至室溫，固液分離，洗滌，干燥，得到磁性絲瓜絡；
（3）馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑的制備：在反應器中，分別加入，去離子水：70mL，馬來酸：10g，磁性絲瓜絡：12g，乙二醛：8g，溫度升至65±2℃恒溫、攪拌、回流反應6h，固液分離，洗滌，干燥，得到馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑。
實施例3
（1）絲瓜絡預處理：在反應器中，分別加入，去離子水：620mL，濃硫酸：80mL，攪拌均勻，冷至室溫，過硫酸銨：30g，溶解，再加入絲瓜絡：200g，室溫浸泡12 h，再煮沸20min，冷卻后用去離子水洗滌至中性，固液分離，干燥，得到預處理絲瓜絡；
（2）磁性絲瓜絡制備：在反應器中，分別加入，去離子水：800mL，納米Fe3O4磁性微粒：20g，六偏磷酸鈉：30g，超聲分散成懸濁液，加入預處理絲瓜絡：150g，溫度升至70±2℃恒溫、攪拌、回流反應8h，整個反應過程在氬氣環(huán)境下進行，反應結束后，冷至室溫，固液分離，洗滌，干燥，得到磁性絲瓜絡；
（3）馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑的制備：在反應器中，分別加入，去離子水：620mL，馬來酸：150g，磁性絲瓜絡：130g，乙二醛：100g，溫度升至65±2℃恒溫、攪拌、回流反應8h，固液分離，洗滌，干燥，得到馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑。
實施例4
（1）絲瓜絡預處理：在反應器中，分別加入，去離子水：67mL，濃硫酸：8mL，攪拌均勻，冷至室溫，過硫酸銨：5g，溶解，再加入絲瓜絡：12g，室溫浸泡11.5 h，再煮沸20min，冷卻后用去離子水洗滌至中性，固液分離，干燥，得到預處理絲瓜絡；
（2）磁性絲瓜絡制備：在反應器中，分別加入，去離子水：75mL，納米Fe3O4磁性微粒：4g，六偏磷酸鈉：3g，超聲分散成懸濁液，加入預處理絲瓜絡：18g，溫度升至70±2℃恒溫、攪拌、回流反應6.5h，整個反應過程在氬氣環(huán)境下進行，反應結束后，冷至室溫，固液分離，洗滌，干燥，得到磁性絲瓜絡；
（3）馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑的制備：在反應器中，分別加入，去離子水：66mL，馬來酸：13g，磁性絲瓜絡：18g，乙二醛：4g，溫度升至65±2℃恒溫、攪拌、回流反應6.5h，固液分離，洗滌，干燥，得到馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑。
實施例5
（1）絲瓜絡預處理：在反應器中，分別加入，去離子水：400mL，濃硫酸：55mL，攪拌均勻，冷至室溫，過硫酸銨：35g，溶解，再加入絲瓜絡：75g，室溫浸泡10.5 h，再煮沸20min，冷卻后用去離子水洗滌至中性，固液分離，干燥，得到預處理絲瓜絡；
（2）磁性絲瓜絡制備：在反應器中，分別加入，去離子水：480mL，納米Fe3O4磁性微粒：50g，六偏磷酸鈉：6g，超聲分散成懸濁液，加入預處理絲瓜絡：70g，溫度升至70±2℃恒溫、攪拌、回流反應7.5h，整個反應過程在氬氣環(huán)境下進行，反應結束后，冷至室溫，固液分離，洗滌，干燥，得到磁性絲瓜絡；
（3）馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑的制備：在反應器中，分別加入，去離子水：400mL，馬來酸：80g，磁性絲瓜絡：100g，乙二醛：30g，溫度升至65±2℃恒溫、攪拌、回流反應7.5h，固液分離，洗滌，干燥，得到馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑。
實施例6
稱取0.10g馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑置于250mL具塞錐形瓶中浸泡1~2h，過濾洗滌后，加入100mL濃度為400mg/L鈾（Ⅵ）標準溶液中，以稀酸或堿調(diào)節(jié)體系的pH值為2.0~11.0范圍內(nèi)，在室溫下震蕩吸附2~4h，取上清液，用分光光度法測定鈾的濃度，根據(jù)吸附前后水中鈾的濃度差，計算出馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑的吸附容量，本發(fā)明所制得的馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑對鈾的吸附pH值在5.0~7.0范圍內(nèi)吸附劑對鈾的吸附容量最大而且穩(wěn)定，在室溫下震蕩吸附2h，鈾基本吸附完全，鈾的吸附容量可達52.61 mg/g。
實施例7
稱取1.0g馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑置于250mL具塞錐形瓶中浸泡1~2h，過濾洗滌后，加入100mL濃度為200mg/L鈾標準溶液中，以稀酸或堿調(diào)節(jié)體系的pH值為6.0，在室溫下震蕩吸附4h，取上清液，用分光光度法測定鈾的濃度，根據(jù)吸附前后水中鈾的濃度差，計算出馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑對鈾的去除率，本發(fā)明所制得的馬來酸改性磁性絲瓜絡吸附劑對鈾的去除率都在95.12%以上，最高可達98%。