本發(fā)明屬于生物材料領域，涉及鈾的皮蛋殼吸附劑。

背景技術：

工業(yè)活動的不斷增加是大多數環(huán)境污染問題和生態(tài)破壞的罪魁禍首，含有危險放射性化學物質的土壤、地下水、沉積物和空氣給人類健康和生活環(huán)境帶來重大問題。含鈾廢水的來源是十分廣泛的，如核武器試驗、一些和貧鈾彈有關的戰(zhàn)爭、鈾礦企業(yè)排出的廢水、核電站具有輻射性物質的排放、異常事故(如切爾諾貝利核泄漏和鈾原材料加工廠核災難)等等均能使水溶液中鈾含量增長。含鈾廢水的風險主要有兩個方面：一是對人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境造成破壞，二是對人類自身的健康產生威脅。含鈾廢水會給我們生存的環(huán)境和健康帶來很大的風險，要是不處理而直接排入環(huán)境中，所帶來的的污染是我們不敢想象的。而且鈾具有放射性和化學毒性，廢水中的鈾會滲入地下水中，不僅對水資源造成污染，還給當地農業(yè)以及漁業(yè)帶來嚴重危害，還可通過食物鏈傳遞，最終進入人體危害身體健康，誘發(fā)一系列疾病，嚴重時會導致人死亡。因此，篩選出來源廣泛、廉價易得的高效吸附溶液中鈾的吸附劑有著良好的應用前景。

蛋類作為食品行業(yè)的一大產品，有著極高的需求量。蛋殼作為食品行業(yè)的一種廢棄物，會對環(huán)境造成一定程度上的破壞。專利20121011905.5，公開了一種蛋殼重金屬離子吸附劑及其制備方法，以蛋殼為原料制作吸附劑，吸附劑粉末粒度為40～100目，適用于ph值為3～6的酸性工業(yè)廢水的處理，吸附劑的加入量為2～2.5g/l；可以用于吸附溶液中的諸如cd²⁺、pb²⁺、cu²⁺、ni²⁺、cr³⁺和cr²⁺等重金屬離子。該蛋殼重金屬離子吸附劑在常溫下有較強的吸附能力，制備方法簡單，成本低廉，對含有重金屬離子的酸性工業(yè)廢水處理效果好。為了針對溶液中鈾離子的高效吸附作用，吸附劑還有進一步研究的空間和價值。

技術實現要素：

本發(fā)明應用的原材料為皮蛋殼，由于在制作皮蛋的過程中，在蛋殼外長時間包裹了生石灰(或草木灰、或碳酸鈉、或氫氧化鈉)等堿性物質，皮蛋殼在做吸附劑時無需再用氫氧化鈉溶液浸泡處理，不僅節(jié)省材料、節(jié)省工序、節(jié)約了時間、提高了工作料率，而且研究表明皮蛋殼吸附劑吸附鈾的吸附效率優(yōu)于雞鴨蛋殼吸附劑的吸附效率。

本發(fā)明技術方案之一如下：

一種鈾的皮蛋殼吸附劑，其成份為過濾200目標準篩的皮蛋殼粉，其制備方法步驟如下：

(1)清洗皮蛋殼并除蛋膜；

(2)將處理好的皮蛋殼放在清水或20％氫氧化鈉溶液浸泡8-12h，濾干；

(3)將慮干的皮蛋殼放入烘箱中烘干；

(4)對將烘干的皮蛋殼進行粉碎或研磨，過200目的標準篩；

(5)將過篩后的皮蛋殼粉放入干燥箱內干燥，制得皮蛋殼吸附劑。

進一步地，優(yōu)選制備方案如下：

(1)清洗掉皮蛋殼并除蛋膜；

(2)將處理好的皮蛋殼放在清水或20％氫氧化鈉溶液浸泡8-12h，濾干；

(3)將慮干的皮蛋殼放入60℃——120℃烘箱中烘干；

(4)用粉碎機將烘干的皮蛋殼粉碎碎或研磨，過200目的標準篩；

(5)將過篩后的皮蛋殼粉放入干燥箱內70℃——80℃干燥，制得皮蛋殼吸附劑。

本發(fā)明技術方案之二如下：

鈾的皮蛋殼吸附劑的較適合應用范圍為，含鈾溶液的ph為2.8～3.5，皮蛋殼吸附劑的加入量為0.08～0.12g/l。

鈾的皮蛋殼吸附劑的最適應用范圍為，含鈾溶液的ph為3，皮蛋殼吸附劑投加量為0.1g/l，吸附時間為4-8h。

本發(fā)明有益效果明顯：鈾的皮蛋殼吸附劑原材料來源廣泛、成本極低，從取材、制備到應用的過程中都不會對環(huán)境造成污染；在制作皮蛋殼的過程中，殼外包裹了生石灰(或草木灰、或碳酸鈉、或氫氧化鈉)等堿性物質，皮蛋殼自身結構疏松多孔，富含碳酸鈣，對鈾的吸附率高。相同情況下皮蛋殼吸附劑比雞蛋殼吸附劑和鴨蛋殼吸附劑的吸附效率高。

附圖說明

圖1是皮蛋殼吸附劑吸附鈾前的9μm掃描電鏡圖；

圖2是皮蛋殼吸附劑吸附鈾后的7μm掃描電鏡圖；

圖3是皮蛋殼吸附劑吸附鈾前的x射線能譜圖；

圖4是皮蛋殼吸附劑吸附鈾后的x射線能譜圖；

圖5是皮蛋殼吸附劑吸附鈾前后的紅外光譜圖。

具體實施方式

下面的實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地了解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。

實施例1

在控制其他條件不變，只有生物質種類這一單一變量的情況下，比較不同種生物質吸附劑的吸附性能。實驗條件為在室溫298k下，在100ml含鈾溶液中，生物質吸附劑投加量為0.01g，初始鈾濃度5μg/ml，ph為4.5，吸附4h后，測試不同生物質吸附劑對鈾的吸附率。測試所用的各種生物質吸附劑，皮蛋殼吸附劑經清洗除膜——20％的氫氧化鈉溶液浸泡12h后濾干——105℃烘干——粉碎過200目標準篩——70℃干燥處理，其余的生物質吸附劑經過清洗(除膜)——20％的氫氧化鈉溶液浸泡12h后濾干——105℃烘干——粉碎過200目標準篩——70℃干燥處理。從表1能夠得出不同種生物質吸附劑對鈾的吸附率存在著差異。其中，皮蛋殼吸附劑的吸附率可達80％以上，對鈾的吸附率是最高的。

表1不同生物質吸附劑的吸附率

實施例2

在控制其他條件不變，只有ph這一變量的情況下，實驗條件為在室溫298k下，比較皮蛋殼吸附劑、雞蛋殼吸附劑和鴨蛋殼吸附劑的吸附效果。皮蛋殼吸附劑經清洗除膜——清水浸泡8h后濾干——120℃烘干——粉碎過200目標準篩——60℃干燥處理，雞蛋殼吸附劑和鴨蛋殼吸附劑經過清洗除膜——20％的氫氧化鈉溶液浸泡8h后濾干——120℃烘干——粉碎過200目標準篩——60℃干燥處理。在100ml含鈾溶液中，三種吸附劑的投加量分別為0.01g，初始鈾濃度5μg/ml，使用hcl和naoh溶液調節(jié)溶液ph值，研究三種吸附材料對鈾的吸附容量隨ph值的變化，吸附4h后，結果表明三種蛋殼在ph最佳條件下吸附鈾的容量大小為：皮蛋殼吸附劑＞雞蛋殼吸附劑＞鴨蛋殼吸附劑，皮蛋殼吸附劑吸附性能最佳。

表2ph對鈾吸附容量的影響

實施例3

在控制其他條件不變，只有皮蛋殼吸附劑投加量這一變量的情況下，比較皮蛋殼吸附劑、雞蛋殼吸附劑和鴨蛋殼吸附劑的吸附效果。皮蛋殼吸附劑經清洗除膜——清水浸泡12h后濾干——60℃烘干——研磨過200目標準篩——80℃干燥處理，雞蛋殼吸附劑和鴨蛋殼吸附劑經過清洗除膜——20％的氫氧化鈉溶液浸泡12h后濾干——60℃烘干——研磨過200目標準篩——80℃干燥處理。在100ml含鈾溶液中，三種蛋殼吸附劑投加量在0.005g～0.05g之間；實驗條件為在室溫298k下，ph為4.5，初始鈾濃度5μg/ml，吸附4h后，吸附容量隨著投加量的增加出現先增后減的實驗結果，在投加量最適時吸附鈾的容量大小為：皮蛋殼吸附劑＞雞蛋殼吸附劑≈鴨蛋殼吸附劑，皮蛋殼吸附劑吸附性能最佳。

表3吸附劑投加量對鈾吸附容量的影響

實施例4

在控制其他條件不變，只有鈾初始濃度這一變量的情況下，比較皮蛋殼吸附劑、雞蛋殼吸附劑和鴨蛋殼吸附劑的吸附效果。皮蛋殼吸附劑經清洗除膜——清水浸泡12h后濾干——100℃烘干——粉碎過200目標準篩——75℃干燥處理，雞蛋殼吸附劑和鴨蛋殼吸附劑經過清洗除膜——20％的氫氧化鈉溶液浸泡12h后濾干——100℃烘干——粉碎過200目標準篩——75℃干燥處理。在100ml含鈾溶液中，鈾初始濃度在1～9μg/ml范圍內；實驗條件為室溫298k下，ph為4.5，投加量為0.01g，吸附4h后，皮蛋殼吸附劑、雞蛋殼吸附劑和鴨蛋殼吸附劑三種吸附劑吸附鈾的容量隨鈾初始濃度增大而增大，其中皮蛋殼吸附劑吸附容量最大，皮蛋殼吸附劑吸附性能最佳。

表4鈾初始濃度對鈾吸附性容量的影響

實施例5

在控制其他條件不變，只有吸附時間這一變量的情況下，比較皮蛋殼吸附劑、雞蛋殼吸附劑和鴨蛋殼吸附劑的吸附效果。皮蛋殼吸附劑經清洗除膜——20％的氫氧化鈉溶液浸泡12h后濾干——105℃烘干——粉碎過200目標準篩——70℃干燥處理，雞蛋殼吸附劑和鴨蛋殼吸附劑經過清洗除膜——20％的氫氧化鈉溶液浸泡12h后濾干——105℃烘干——粉碎過200目標準篩——70℃干燥處理。在100ml含鈾溶液中，實驗條件為在室溫298k下，ph為4.5，投加量為0.01g，初始鈾濃度5μg/ml，三種蛋殼吸附劑吸附鈾的容量隨吸附時間的增長而增大，在4h左右趨于穩(wěn)定，其中皮蛋殼吸附劑吸附容量最大，

皮蛋殼吸附劑吸附性能最佳。

表5吸附時間對鈾吸附性容量的影響

實施例6

取食品生產和生活中的廢棄皮蛋殼進行清洗除膜，清水浸泡12h濾干后于60℃下干燥12h，再粉碎，過200目的標準篩制得皮蛋殼吸附劑。在298k溫度下，在100ml含鈾溶液中，鈾初始濃度為8μg/ml的酸性工業(yè)廢水(ph＝3)中，加入本實施例制備的0.01g皮蛋殼吸附劑，吸附4h后，對u的吸附容量達到60mg/g。

實施例7

取食品生產和生活中的廢棄皮蛋殼進行清洗除膜，清水浸泡10h濾干后于70℃下干燥12h，再粉碎，過200目的標準篩制得皮蛋殼吸附劑。

在298k溫度下，在100ml含鈾溶液中，鈾初始濃度為5μg/ml的酸性工業(yè)廢水(ph＝3)中，加入本實施例制備的0.01g皮蛋殼吸附劑，吸附4h后，對uo2²⁺的吸附率達到80％。

實施例8

對皮蛋殼吸附劑吸附鈾前后進行物理圖譜析。

1.掃描電鏡分析(sem)

圖1和圖2分別為皮蛋殼吸附劑吸附鈾前后的掃描電鏡圖。圖1為皮蛋殼吸附劑吸附鈾前的9μm掃描電鏡圖，圖2為皮蛋殼吸附劑吸附鈾后的7μm掃描電鏡圖。從圖中可看出，皮蛋殼吸附劑在吸附鈾之前表面存在很多微孔，吸附鈾后皮蛋殼吸附劑表面孔徑縮小，產生變化，表明皮蛋殼吸附劑吸附后是存在物質轉移的。

2.x射線能譜分析(eds)

圖3和圖4分別是皮蛋殼吸附劑吸附鈾前后的x射線能譜圖，表6和表7分別是相應的x射線能譜數據表。

表6皮蛋殼吸附劑吸附鈾前x射線能譜數據

表7皮蛋殼吸附劑吸附鈾后x射線能譜數據

從圖3和表6可看出，皮蛋殼吸附劑吸附釷前的元素包括ca、c和o；從圖4和表7可看出，皮蛋殼吸附劑吸附釷后的元素包括ca、c、o和鈾，證明了皮蛋殼吸附劑吸附了鈾。

3.紅外光譜分析

圖5是皮蛋殼吸附劑吸附鈾前后的紅外光譜圖，表8是皮蛋殼吸附劑吸附鈾前后c-o振動產生的吸收峰數據對照表。

表3皮蛋殼吸附劑吸附鈾前后c-o振動產生的吸收峰數據對照

通過用紅外光譜儀檢測皮蛋殼吸附劑的結構，結果表明c-o參與鈾的吸附過程，鈾酰離子的伸縮振動峰的存在更能表明蛋殼確實吸附了鈾。