專利名稱：采用改性殼聚糖吸附劑處理酸性含鈾廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及酸性含鈾廢水中吸附鈾的技術(shù)，具體涉及一種采用改性殼聚糖吸附劑處理酸性含鈾廢水的方法。
背景技術(shù)：
生物吸附重金屬是一個(gè)新興的研究領(lǐng)域，在近十幾年中對(duì)生物吸附重金屬的研究取得了較大進(jìn)展，大量研究表明一些微生物如細(xì)菌、真菌、藻類以及生物高分子等對(duì)金屬離子都有很強(qiáng)的吸附能力。生物吸附(biosorption)是指經(jīng)過(guò)一系列生物化學(xué)作用使重金屬離子被生物材料吸附，這些作用包括絡(luò)合、螯合、離子交換、轉(zhuǎn)化、吸收和無(wú)機(jī)微沉淀等。生物吸附法作為回收重金屬或處理重金屬污染的一項(xiàng)新技術(shù)與其它同類技術(shù)(如化學(xué)沉淀、活性炭吸附、離子交換、電滲析等)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)生物吸附材料來(lái)源廣泛，品種豐富，成本低；(2)吸附速度快、吸附量大、選擇性好；(3)處理效率高，pH值和溫度范圍寬；
(4)投資小，運(yùn)行費(fèi)用低，可有效地選擇回收一些貴重金屬；(5)用一般的化學(xué)方法就可以解吸生物材料上吸附的金屬離子，且解吸后的生物材料可再次吸附。由于生物吸附法具有以上顯著的優(yōu)點(diǎn)，因而在含鈾水溶液的分離提純和廢水處理領(lǐng)域受到了人們的日益重視和青睞[Das N. Hydrometallurgy, 2010,103 (1-4) :180-189]。生物吸附技術(shù)在分離提純鈾及處理低含量放射性廢水方面有著廣闊的前景，深入進(jìn)行這方面的研究，具有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。通過(guò)生物高分子材料改性來(lái)模擬生物吸附過(guò)程能有效地對(duì)單一金屬進(jìn)行分離，已經(jīng)受到科學(xué)家們的普遍關(guān)注。生物高分子材料有纖維素、木質(zhì)素、甲殼質(zhì)、殼聚糖、蛋白質(zhì)和核酸等，這些材料來(lái)源廣泛，成本低是金屬生物吸附分離令人關(guān)注的重要方面。這些生物高分子材料可以進(jìn)行化學(xué)修飾，引入對(duì)金屬識(shí)別的活性基團(tuán)，從而達(dá)到吸附單一金屬離子的目的?；瘜W(xué)修飾具有靈活可控的特點(diǎn)，也是生物高分子材料令人青睞的獨(dú)特之處。殼聚糖(chitosan)是甲殼素脫乙酰基產(chǎn)物，其分子中含有氨基、羥基，能與重金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，因而在重金屬冶金和廢水處理中研究較多。殼聚糖及其衍生物具有成本低、可生物降解、有生物相容性、無(wú)毒、生物親和性好、易于化學(xué)改性等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于水處理、膜技術(shù)、醫(yī)藥、生物工程、紡織等領(lǐng)域，是很有前景的生物高分子[Muzzarelli R A A. Carbohydrate polymers, 2011, 84(1) :54-63]。殼聚糖本身也是金屬離子的吸附劑，但由于殼聚糖是一種線形聚合物，在酸性條件下易軟化流失，應(yīng)用過(guò)程中受到限制，通常采用交聯(lián)或化學(xué)修飾的途徑來(lái)改善殼聚糖的物理性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)鈾礦冶金工藝中含鈾廢水處理工藝復(fù)雜、操作費(fèi)用和原材料成本相對(duì)較高等問(wèn)題，提供一種采用改性殼聚糖吸附劑處理酸性含鈾廢水的方法，以解決鈾礦冶工藝中廢水處理過(guò)程中存在的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案一種采用改性殼聚糖吸附劑處理酸性含鈾廢水的方法，其采用改性殼聚糖吸附劑處理酸性含鈾廢水；所述的改性殼聚糖吸附劑為三乙烯四胺改性殼聚糖基吸附劑、乙二胺改性殼聚糖基吸附劑、二乙烯三胺改性殼聚糖基吸附劑或四乙烯五胺改性殼聚糖基吸附劑中的一種或多種。如上所述的一種采用改性殼聚糖吸附劑處理酸性含鈾廢水的方法，其所述的酸性含鈾廢水，其PH為4 5，鈾濃度在5飛5mg/L。如上所述的一種采用改性殼聚糖吸附劑處理酸性含鈾廢水的方法，其每處理IL酸性含鈾廢水，需要加入O. 34^4. 35g的三乙烯四胺改性殼聚糖基吸附劑、或者O. 5Γ6. 51g乙二胺改性殼聚糖基吸附劑、或者O. 42^5. 37g 二乙烯三胺改性殼聚糖基吸附劑、或者
O.36^4. 65g四乙烯五胺改性殼聚糖基吸附劑。如上所述的一種采用改性殼聚糖吸附劑處理酸性含鈾廢水的方法，其對(duì)吸附鈾的 改性殼聚糖吸附劑中鈾的解吸采用2 4mol/L HCl作為解吸劑。本發(fā)明的效果在于本發(fā)明針對(duì)鈾礦冶金工藝中含鈾廢水處理工藝復(fù)雜、操作費(fèi)用和原材料成本相對(duì)較高等問(wèn)題，采用改性殼聚糖吸附劑處理酸性含鈾廢水，研究表明改性殼聚糖吸附劑對(duì)鈾的吸附效果比較好，對(duì)低濃度含鈾廢水中鈾的去除率高，去除率>95%。


圖I為實(shí)施例I中pH值對(duì)CATT鈾吸附容量的影響圖；圖2為采用改性殼聚糖吸附劑處理酸性含鈾廢水的鈾吸附容量圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的采用改性殼聚糖吸附劑處理酸性含鈾廢水作進(jìn)一步描述。本發(fā)明中，改性殼聚糖吸附劑的合成，可參考有關(guān)參考文獻(xiàn)[Atia AA. Hydrometallurgy, 2005,80 (1-2) : 13-22]，其對(duì)三乙烯四胺改性殼聚糖基吸附劑(CATT)進(jìn)行制備。采用同樣的方法制備了乙二胺改性殼聚糖基吸附劑(CAED)、二乙烯三胺改性殼聚糖基吸附劑(CADT)和四乙烯五胺改性殼聚糖基吸附劑(CATP)。實(shí)施例I選擇濃度為63. Omg/L的含鈾廢水溶液50ml (若廢水中存在有機(jī)質(zhì)，先去除溶液中的有機(jī)質(zhì)以免干擾吸附劑的吸附或濃度測(cè)試)，調(diào)節(jié)pH為4 5，加入到盛有200mg CATT的錐形瓶中，搖床吸附72h，測(cè)定吸附前后溶液中鈾的濃度。經(jīng)過(guò)計(jì)算吸附劑CATT對(duì)鈾的吸附容量為15. lmg/g(干)，溶液中鈾的去除率為95. 9%。選擇2mol/L HCl作為殼聚糖基吸附劑CATT鈾的解吸劑。將吸附鈾飽和的吸附劑CATT經(jīng)2mol/L HCl進(jìn)行解吸，解吸率為97%。溶液pH值對(duì)CATT鈾吸附性能的影響，如圖I所示。吸附劑CATT在pH值3飛范圍具有較高的吸附容量，且在PH為4時(shí)達(dá)到最高值180mg/g(干)。而在強(qiáng)酸性或堿性環(huán)境，吸附容量有所降低，這是因?yàn)楫?dāng)PH值過(guò)大時(shí)，鈾以碳酸鈾酰為主要形式存在，吸附劑中螯合基團(tuán)與鈾的作用不足以破壞碳酸鈾酰的穩(wěn)定性(碳酸鈾酰的穩(wěn)定常數(shù)為2X IO18);當(dāng)pH值過(guò)低時(shí)，吸附劑中的胺基易被質(zhì)子化，從而導(dǎo)致了吸附容量的降低。
實(shí)施例2選擇濃度為35. Omg/L的含鈾廢水溶液50ml (若廢水中存在有機(jī)質(zhì)，先去除溶液中的有機(jī)質(zhì)以免干擾吸附劑的吸附或濃度測(cè)試)，調(diào)節(jié)pH為4 5，加入到盛有200mg CATT的錐形瓶中，搖床吸附72h，測(cè)定吸附前后溶液中鈾的濃度。經(jīng)過(guò)計(jì)算吸附劑CATT對(duì)鈾的吸附容量為8. 6mg/g(干)，溶液中鈾的去除率為98. 3%。實(shí)施例3選擇濃度為6. 26mg/L的含鈾廢水溶液50ml (若廢水中存在有機(jī)質(zhì)，先去除溶液中的有機(jī)質(zhì)以免干擾吸附劑的吸附或濃度測(cè)試)，調(diào)節(jié)pH為4 5，加入到盛有200mg CATT的錐形瓶中，搖床吸附72h，測(cè)定吸附前后溶液中鈾的濃度。經(jīng)過(guò)計(jì)算吸附劑CATT對(duì)鈾的吸附容量為I. 5mg/g(干)，溶液中鈾的去除率為95. 8%。實(shí)施例4 選擇濃度為35. Omg/L的含鈾廢水溶液50ml (若廢水中存在有機(jī)質(zhì)，先去除溶液中的有機(jī)質(zhì)以免干擾吸附劑的吸附或濃度測(cè)試)，調(diào)節(jié)pH為4 5，加入到盛有200mg CAED的錐形瓶中，搖床吸附72h，測(cè)定吸附前后溶液中鈾的濃度。經(jīng)過(guò)計(jì)算吸附劑CAED對(duì)鈾的吸附容量為8. 4mg/g(干)，溶液中鈾的去除率為95. 9%。實(shí)施例5選擇濃度為35. Omg/L的含鈾廢水溶液50ml (若廢水中存在有機(jī)質(zhì)，先去除溶液中的有機(jī)質(zhì)以免干擾吸附劑的吸附或濃度測(cè)試)，調(diào)節(jié)pH為4 5，加入到盛有200mg CADT的錐形瓶中，搖床吸附72h，測(cè)定吸附前后溶液中鈾的濃度。經(jīng)過(guò)計(jì)算吸附劑CADT對(duì)鈾的吸附容量為8. 4mg/g(干)，溶液中鈾的去除率為96. 3%。實(shí)施例6選擇濃度為35. Omg/L的含鈾廢水溶液50ml (若廢水中存在有機(jī)質(zhì)，先去除溶液中的有機(jī)質(zhì)以免干擾吸附劑的吸附或濃度測(cè)試)，調(diào)節(jié)pH為4 5，加入到盛有200mg CATP的錐形瓶中，搖床吸附72h，測(cè)定吸附前后溶液中鈾的濃度。經(jīng)過(guò)計(jì)算吸附劑CATP對(duì)鈾的吸附容量為8. 5mg/g(干)，溶液中鈾的去除率為97. 4%。CATT與其他改性殼聚糖吸附劑(CAED、CADT、CATP)鈾吸附性能的對(duì)比如圖2所示。從圖2可以發(fā)現(xiàn)，CATT的吸附容量最大，說(shuō)明取代胺基在一定鏈段長(zhǎng)度范圍內(nèi)隨著殼聚糖基吸附劑中氨基含量的提高，有利于對(duì)鈾的螯合吸附；但超過(guò)此胺基鏈段長(zhǎng)度范圍，吸附容量反而下降，可能是因?yàn)殡S著胺分子中氨基數(shù)目的增加，聚合物的附加交聯(lián)程度增大，一方面，降低了起吸附作用的自由氨基的數(shù)量，使有效配位基團(tuán)數(shù)量減少；另一方面，束縛了配位基的取向，也阻礙了鈾金屬離子的遷移，使配體不易形成適合與鈾金屬離子螯合的空間位置，從而導(dǎo)致吸附劑吸附容量的降低。
權(quán)利要求
1.ー種采用改性殼聚糖吸附劑處理酸性含鈾廢水的方法，其特征在于采用改性殼聚糖吸附劑處理酸性含鈾廢水；所述的改性殼聚糖吸附劑為三こ烯四胺改性殼聚糖基吸附齊U、こニ胺改性殼聚糖基吸附劑、ニこ烯三胺改性殼聚糖基吸附劑或四こ烯五胺改性殼聚糖基吸附劑中的ー種或多種。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種采用改性殼聚糖吸附劑處理酸性含鈾廢水的方法，其特征在于所述的酸性含鈾廢水，其PH為4 5，鈾濃度在5飛5mg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種采用改性殼聚糖吸附劑處理酸性含鈾廢水的方法，其特征在于每處理IL酸性含鈾廢水，需要加入0. 34^4. 35g的三こ烯四胺改性殼聚糖基吸附齊U、或者0. 51飛.51gこニ胺改性殼聚糖基吸附劑、或者0. 42飛.37g ニこ烯三胺改性殼聚糖基吸附劑、或者0. 36^4. 65g四こ烯五胺改性殼聚糖基吸附劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的ー種采用改性殼聚糖吸附劑處理酸性含鈾廢水的方法，其特征在于對(duì)吸附鈾的改性殼聚糖吸附劑中鈾的解吸采用2 4mol/L HCl作為解吸齊U。
全文摘要
本發(fā)明提供一種采用改性殼聚糖吸附劑處理酸性含鈾廢水的方法，其針對(duì)鈾礦冶金工藝中含鈾廢水處理工藝復(fù)雜、操作費(fèi)用和原材料成本相對(duì)較高等問(wèn)題，采用改性殼聚糖吸附劑處理酸性含鈾廢水。所述的改性殼聚糖吸附劑為三乙烯四胺改性殼聚糖基吸附劑、乙二胺改性殼聚糖基吸附劑、二乙烯三胺改性殼聚糖基吸附劑或四乙烯五胺改性殼聚糖基吸附劑中的一種或多種。研究表明改性殼聚糖吸附劑對(duì)鈾的吸附效果比較好，對(duì)低濃度含鈾廢水中鈾的去除率高，去除率＞95%。
文檔編號(hào)C02F1/62GK102863045SQ201210383090
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月10日
發(fā)明者陳樹(shù)森, 王鳳菊 申請(qǐng)人:核工業(yè)北京化工冶金研究院