一種二氧化錳鈾吸附劑的制備方法及應(yīng)用方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供的是一種二氧化錳鈾吸附劑的制備方法及應(yīng)用方法。將氫氧化鈉溶于蒸餾中，使氫氧化鈉的濃度為8～10M，冷卻到室溫，逐滴加入KMnO4和MnCl2水溶液，使KMnO4和MnCl2的最終濃度比為1/2得到混合溶液，將所述混合溶液轉(zhuǎn)入到高壓反應(yīng)釜中，100～200℃下反應(yīng)5～72小時(shí)，過(guò)濾，反復(fù)洗滌至中性，干燥，200～600℃下煅燒2小時(shí)，得到二氧化錳鈾吸附劑。本發(fā)明地方法制備的二氧化錳鈾吸附劑用于鈾離子的吸附領(lǐng)域，利用UO22+與層間陽(yáng)離子進(jìn)行陽(yáng)離子交換及其自身優(yōu)異的吸附性能，將離子交換和吸附相結(jié)合，提高鈾離子的吸附效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種二氧化錳鈾吸附劑的制備方法及應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種二氧化錳的制備方法，尤其是一種層狀二氧化錳鈾吸附劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈾是一種常見(jiàn)的放射性核素，是一種不可替代的核能材料，具有半衰期長(zhǎng)、放射性高、生物毒性等特點(diǎn)?？紤]到鈾對(duì)環(huán)境和健康的危害，在過(guò)去的幾十年中，人們開(kāi)發(fā)了很多技術(shù)用于研究核工業(yè)燃料、尾礦、海水及其他廢水中鈾的去除和再生，其中包括化學(xué)沉淀、離子交換、吸附、膜分離和溶劑萃取等技術(shù)。在這些技術(shù)中吸附法及離子交換法被認(rèn)為是兩種非常有效的方法。
[0003]在過(guò)去的研究中，很多有機(jī)和無(wú)機(jī)吸附劑被研究出來(lái)，如(I)Zhao及其合作者利用苯甲酰硫脲對(duì)活性炭進(jìn)行改性用于固相提取劑提取鈾，得到鈾離子的最大吸附容量% 82mg/g(Y.Zhao, C.Liu, M.Feng, Ζ.Chen, Solid phase extraction of uranium(VI) ontobenzoylthiourea-anchored,Journal of Hazardous Materials 176 (2010) 119 - 124)；
(2)Wang及其合作者利用煅燒酸活化處理的高嶺土對(duì)鈾進(jìn)行吸附研究，大大提高了高嶺 土對(duì)鈾的吸附性能(G.Wang, X.Wang, X.Chai, J.Liu, Adsorption of uranium (VI)from aqueous solution on calcined, Applied Clay Science47(2010)448 - 451) ； (3)Ladeira等人將樹(shù)脂IRA910U用于鈾的提取方面，并研究了碳酸鹽、氟化物等對(duì)鈾提取的影口向(A.C.Q.Ladeira, C.A.Morais, Uranium recovery from industrial effluent by ionexchange-column experiments,Minerals Engineeringl8 (2005) 1337 - 1340)等。在這些研究中，層狀材料，如蒙脫土、高嶺土、水滑石等由于獨(dú)特的吸附性能越來(lái)越受到關(guān)注。
[0004]層狀二氧化錳是一種重要的陽(yáng)離子型層狀材料。MnO6八面體通過(guò)共用邊形成帶負(fù)電的主板結(jié)構(gòu)，在兩主板之間填充著陽(yáng)離子和水分子，陽(yáng)離子包括H+、K+、Na+、Ca2+等。由于其特殊的層狀結(jié)構(gòu)，層狀二氧化錳在選擇性吸附、離子交換、電化學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種過(guò)程簡(jiǎn)單、操作方便易于控制、產(chǎn)物收率高，并且產(chǎn)物表現(xiàn)出了優(yōu)異的鈾吸附性能的二氧化錳鈾吸附劑的制備方法。本發(fā)明的目的還在于提供一種二氧化錳鈾吸附劑的應(yīng)用方法。
[0006]本發(fā)明的二氧化錳鈾吸附劑的制備方法為:將氫氧化鈉溶于蒸餾中，使氫氧化鈉的濃度為8?10M，冷卻到室溫，逐滴加入KMnO4和MnCl2水溶液，使KMnO4和MnCl2的最終濃度比為1/2得到混合溶液，將所述混合溶液轉(zhuǎn)入到高壓反應(yīng)釜中，100?200°C下反應(yīng)5?72小時(shí)，過(guò)濾，反復(fù)洗滌至中性，干燥，200?600°C下煅燒2小時(shí)，得到二氧化錳鈾吸附劑。
[0007]本發(fā)明的二氧化錳鈾吸附劑的應(yīng)用方法為:用NaOH和HNO3調(diào)節(jié)含有UO22+的濃度為20?200mg/L的含鈾溶液的pH值為3?6，將30?IOOmg 二氧化錳鈾吸附劑加入到25ml含鈾溶液中，在15?55°C下，100?500rpm速率下震蕩I?24小時(shí)，離心將固體物質(zhì)進(jìn)行分離。
[0008]由于層狀二氧化錳具有很強(qiáng)的陽(yáng)離子交換性能及吸附性能，本發(fā)明提出了將此材料用于鈾離子的吸附領(lǐng)域，利用UO22+與層間陽(yáng)離子進(jìn)行陽(yáng)離子交換及其自身優(yōu)異的吸附性能，將離子交換和吸附相結(jié)合，提高鈾離子的吸附效率。
[0009]本發(fā)明通過(guò)水熱法制備了片狀的層狀二氧化錳。并且該二氧化錳對(duì)鈾具有很強(qiáng)的吸附能力。
[0010]本發(fā)明的核心技術(shù)特征是:在強(qiáng)堿產(chǎn)生的特殊條件下，利用高錳酸鉀的強(qiáng)氧化性和氯化錳的還原性在高溫下劇烈反應(yīng)，制備了高比表面積的層狀二氧化錳材料，反應(yīng)中的強(qiáng)堿環(huán)境和氧化還原劑的選用均具有獨(dú)特性。最后，將反應(yīng)得到產(chǎn)物煅燒去除雜質(zhì)后，應(yīng)用于鈾離子的吸附領(lǐng)域。本發(fā)明的制備過(guò)程簡(jiǎn)單，操作方便易于控制，產(chǎn)物收率高，并且產(chǎn)物表現(xiàn)出了優(yōu)異的鈾吸附性能。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1層狀二氧化錳的XRD圖。
[0012]圖2不同煅燒時(shí)間下層狀二氧化錳的鈾吸附容量圖。
[0013]圖3不同產(chǎn)物濃度下的鈾吸附容量圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案及效果作進(jìn)一步描述。但是，所使用的具體方法、配方和說(shuō)明并不是對(duì)本發(fā)明的限制。
[0015]實(shí)施例1:
[0016]稱(chēng)取一定量的氫氧化鈉,將其倒入到200ml水溶液中，使氫氧化鈉的濃度為8M，攪拌至氫氧化鈉完全溶解，冷卻到室溫，向其中逐滴加入KMnO4和MnCl2水溶液，使KMnO4和MnCl2的濃度分別為0.0lM和0.02M。將混合溶液轉(zhuǎn)入到高壓反應(yīng)釜中，180°C下反應(yīng)48小時(shí)，過(guò)濾，反復(fù)洗滌至中性，干燥。200°C下煅燒2小時(shí)，得到煅燒產(chǎn)物。
[0017]用NaOH調(diào)節(jié)鈾溶液PH值為5，將30mg200°C煅燒產(chǎn)物加入到25ml含有50mg/LUO22+濃度的錐形瓶中，在25°C，200rpm速率下震蕩2小時(shí)。離心將固體物質(zhì)進(jìn)行分離。
[0018]實(shí)施例2:
[0019]其它實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，改變氫氧化鈉濃度為8.5M、9M、9.5M、10M等，可制得不同結(jié)晶度和形貌的層狀二氧化錳材料。
[0020]實(shí)施例3:
[0021]其它實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，改變KMnOdPMnCl2的濃度分別為0.02M和0.04M、0.03M和0.06M、0.04M和0.08M等，制得不同結(jié)晶度和形貌的層狀二氧化錳材料。
[0022]實(shí)施例4:
[0023]改變反應(yīng)溫度(如100°C，120°C、14(rC、16(rC)，其它實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，可制得不同結(jié)晶度和形貌的層狀二氧化錳材料。
[0024]實(shí)施例5:
[0025]改變水熱反應(yīng)時(shí)間(如12、16、24、36、72小時(shí))，其它實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，可制得不同結(jié)晶度和形貌的層狀二氧化錳材料。
[0026]實(shí)施例6
〔0034〕 實(shí)施例0
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【權(quán)利要求】
1.一種二氧化錳鈾吸附劑的制備方法，其特征是:將氫氧化鈉溶于蒸餾中，使氫氧化鈉的濃度為8?10M，冷卻到室溫，逐滴加入KMnO4和MnCl2水溶液，使KMnO4和MnCl2的最終濃度比為1/2得到混合溶液，將所述混合溶液轉(zhuǎn)入到高壓反應(yīng)釜中，100?200°C下反應(yīng)5?72小時(shí)，過(guò)濾，反復(fù)洗滌至中性，干燥，200?600°C下煅燒2小時(shí)，得到二氧化錳鈾吸附劑。
2.—種二氧化錳鈾吸附劑的應(yīng)用方法，其特征是:用NaOH和HNO3調(diào)節(jié)含有UO22+的濃度為20?200mg/L的含鈾溶液的pH值為3?6，將30?IOOmg 二氧化錳鈾吸附劑加入到25ml含鈾溶液中，在15?55°C下，100?500rpm速率下震蕩I?24小時(shí)，離心將固體物質(zhì)進(jìn)行分離；所述二氧化錳鈾吸附劑是采用如下方法制備的:將氫氧化鈉溶于蒸餾中，使氫氧化鈉的濃度為8?10M，冷卻到室溫，逐滴加入KMnO4和MnCl2水溶液，使KMnO4和MnCl2的最終濃度比為1/2得到混合溶液，將所述混合溶液轉(zhuǎn)入到高壓反應(yīng)釜中，100?200°C下反應(yīng)5?72小時(shí)，過(guò)濾，反復(fù)洗滌至中性，干燥，200?600°C下煅燒2小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C01G43/00GK103920448SQ201410153122
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】王君, 晏艷霞, 于雷, 劉琦, 劉婧媛, 高贊, 楊婉璐, 劉連河 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)