本發(fā)明涉及元素分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種從海水中吸附鈾的方法。

背景技術(shù)：

核電站的運(yùn)營(yíng)時(shí)間通常至少為60年，在建設(shè)期需要投入大量資金，因此，在建設(shè)核電站之前需要確保在未來幾十年內(nèi)能夠獲得價(jià)格合理的鈾，陸地鈾資源是否充足具有不確定性，這種不確定性一直影響著核能產(chǎn)業(yè)的決策。

中國(guó)陸地鈾資源并不豐富，鈾資源的存儲(chǔ)量關(guān)系到中國(guó)核電的可持續(xù)發(fā)展。全球海水中鈾的總量高達(dá)45億噸，是陸地上已探明的鈾礦儲(chǔ)量的1000倍以上，被公認(rèn)為是核電的未來，但是與其它海洋化學(xué)資源相比，鈾資源濃度更低，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，提取難度更高。

從海水中提取鈾的研究，主要集中在吸附劑的研制、吸附裝置與工程實(shí)施兩個(gè)方面。海水中含鈾濃度很低，通常僅為3ppb，因此要求吸附劑具有較好的選擇性以及較高的吸附效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種從海水中吸附鈾的方法，能夠從海水中吸附鈾，操作簡(jiǎn)單，選擇性好，且吸附效率高。

一種從海水中吸附鈾的方法，包括如下步驟：

將吸附劑與海水混合，海水中的鈾被吸附劑吸附，所述吸附劑由如結(jié)構(gòu)式Ⅰ所示的化合物負(fù)載在載體上制成：

本發(fā)明若無特殊說明，所述鈾為離子形式。

本發(fā)明提供的吸附劑由載體，與如結(jié)構(gòu)式Ⅰ所示的有機(jī)螯合劑奈基酰胺肟(NpAO)復(fù)合而成，對(duì)于海水中的鈾具有較好的吸附性能，能夠從海水中高效吸附鈾。

在不同的pH值條件下，吸附劑的吸附性能有所不同，天然海水呈若堿性，在利用吸附劑進(jìn)行鈾吸附時(shí)，可以直接進(jìn)行，為了保證最佳的吸附效果，優(yōu)選地，所述海水的pH為7～7.5。以達(dá)到最佳的吸附效果。

作為優(yōu)選，每g吸附劑與20～30mL海水混合。本發(fā)明提供的吸附劑吸附效率高，少量使用，即能達(dá)到理想的吸附效果。

作為優(yōu)選，所述載體為被覆聚合物的大孔SiO₂。所述被覆聚合物的大孔SiO₂為硅基-苯乙烯-二乙烯基苯聚合物(SiO₂-P)，是一類新型無機(jī)/有機(jī)載體材料，美國(guó)專利US6843921中公開了SiO₂-苯乙烯-二乙烯基苯聚合物，SiO₂-P是一種含多孔二氧化硅載體顆粒的有機(jī)高聚合物復(fù)雜載體，其制備方法如下：

(1)將大孔的SiO₂用濃硝酸洗滌、抽濾、去離子水洗至中性，重復(fù)10余次，干燥。

(2)真空并有氬氣保護(hù)條件下，以1,2,3-三氯丙烷和m-二甲苯為溶劑，向大孔SiO₂中加入48.7g的m/p-甲酸基苯乙烯，8.9g的m/p-二乙烯基苯，72.2g二辛基臨苯二甲酸酯，54.0g甲基安息香酸鈉，0.56gα,α-偶二異丁腈和0.57g1,1′-偶二環(huán)己胺-1-腈，由室溫逐步加熱到90℃，并保持13小時(shí)，之后，逐步冷卻至室溫。

(3)分別用丙酮和甲醇洗滌、抽濾上述產(chǎn)物，重復(fù)10余次，干燥。

本發(fā)明中，所述吸附劑的制備方法如下：

將如結(jié)構(gòu)式Ⅰ所示的化合物溶解于二氯甲烷中，在所得溶液中加入載體混合均勻，經(jīng)旋蒸干燥后，得到吸附劑。

旋蒸時(shí)，使大部分二氯甲烷揮發(fā)至近干狀態(tài)，在毛細(xì)作用以及物理吸附作用下，化合物分子進(jìn)入載體的空隙中，然后將近干狀態(tài)的物料在50-60℃下真空干燥至少24小時(shí)，得到吸附劑。

作為優(yōu)選，每g如結(jié)構(gòu)式Ⅰ所示化合物溶解于80～100mL二氯甲烷中。如結(jié)構(gòu)式Ⅰ所示化合物與載體的質(zhì)量比為1：8～10。

為了保證分離效果，優(yōu)選地，吸附劑與海水在室溫下(25±5℃)混合吸附，吸附時(shí)間為120～900min。進(jìn)一步優(yōu)選，吸附時(shí)間為150～360min?；旌衔皆谡袷帡l件下進(jìn)行，振蕩速率為120-150rpm。

本發(fā)明從海水中吸附鈾的方法，能夠從海水中高效吸附鈾，操作簡(jiǎn)單，選擇性好，且吸附效率高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明制備的吸附劑從海水中吸附鈾的分配系數(shù)在不同pH條件下隨吸附時(shí)間變化的關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

將0.5g如結(jié)構(gòu)式Ⅰ所示的化合物奈基酰胺肟(NpAO)溶解于45.0mL二氯甲烷中，混合均勻得到溶液；向此溶液中加入4.5gSiO₂-P攪拌均勻，并使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，在減壓條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)使二氯甲烷揮發(fā)至物料到近干狀態(tài)，然后再將近干狀態(tài)的物料在55℃下真空干燥24h，得到吸附劑。

實(shí)施例2

將0.5g如結(jié)構(gòu)式Ⅰ所示的化合物奈基酰胺肟(NpAO)溶解于40.0mL二氯甲烷中，混合均勻得到溶液；向此溶液中加入4.0gSiO₂-P攪拌均勻，并使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，在減壓條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)使二氯甲烷揮發(fā)至物料到近干狀態(tài)，然后再將近干狀態(tài)的物料在50℃下真空干燥24h，得到吸附劑。

實(shí)施例3

將0.5g如結(jié)構(gòu)式Ⅰ所示的化合物奈基酰胺肟(NpAO)溶解于50.0mL二氯甲烷中，混合均勻得到溶液；向此溶液中加入5.5gSiO₂-P攪拌均勻，并使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，在減壓條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)使二氯甲烷揮發(fā)至物料到近干狀態(tài)，然后再將近干狀態(tài)的物料在60℃下真空干燥24h，得到吸附劑。

實(shí)施例4

(1)將海水的pH調(diào)節(jié)至7，然后在室溫下與實(shí)施例1制備的吸附劑混合，混合時(shí)的用量比為：每3mL海水對(duì)應(yīng)0.15g吸附劑。

(2)將步驟(1)所得混合液在TAITECMM-10型振蕩器上進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，振蕩器振蕩速率為120rpm，室溫298K下操作，然后在混合時(shí)間為15min時(shí)取樣，利用ICP-MS測(cè)量吸附前后海水中鈾元素的含量。

實(shí)施例5～15

與實(shí)施例4的不同之處僅在于，混合時(shí)間不同。

實(shí)施例5～15分別在混合時(shí)間為30min、45min、60min、90min、120min、150min、180min、360min、540min、720min、900min時(shí)取樣，利用ICP-OES測(cè)量吸附前后海水中鈾元素的含量。

實(shí)施例4-15的吸附結(jié)果如圖1所示，圖1中橫坐標(biāo)為混合時(shí)間，縱坐標(biāo)為吸附分配系數(shù)。由圖1可以看出，當(dāng)海水的pH值為7時(shí)，混合時(shí)間超過150min后，吸附分配系數(shù)超過55cm³/g。

實(shí)施例16～27

與實(shí)施例4～15的不同之處僅在于，海水的pH值不同。

實(shí)施例16～27的吸附結(jié)果如圖1所示，圖1中橫坐標(biāo)為混合時(shí)間，縱坐標(biāo)為吸附分配系數(shù)。由圖1可以看出，當(dāng)海水的pH值為7.5時(shí)，混合時(shí)間超過150min后，吸附分配系數(shù)超過40cm³/g。