水溶液中分离铀的生物高分子吸附剂的合成与表征

设计合成分别以壳聚糖和海藻酸钙为骨架结构的生物高分子吸附剂，借助化学改性手段，探索生物高分子吸附剂的合成条件并对其结构进行表征。对生物高分子吸附剂的吸附性能进行测试，考察生物高分子吸附剂对水溶液中铀进行吸附和解吸条件，分离提取铀矿浸出液或低含量放射性废水中的铀。期待所合成的两种生物高分子吸附剂具有良好耐酸性及优良的机械性能、能够选择性的吸附分离铀且具有较高吸附容量，从而达到解决铀矿冶金工艺中浸出液或含铀废水处理工艺复杂、操作费用和原材料成本相对较高等问题。

我国铀矿石品位低的特点决定了对铀矿的加工工艺要求更加苛刻。现可供选择的耐酸、适应性强的树脂较少，吸附工艺的应用受到一定程度的限制。另一方面，国家对放射性废水的处理提出了更高的要求。传统废水处理方法在实际运行过程中存在工艺复杂、成本高等问题。为此须加强技术创新，研究开发适应我国铀矿资源特点和有利于环境保护的铀分离新技术、新工艺。生物吸附重金属是一个新兴的研究领域，在含铀溶液的分离提纯和废水处理领域受到了人们的日益重视和青睐。壳聚糖、木质素、纤维素、甲壳质、海藻酸盐、蛋白质等生物高分子材料来源广泛，可引入对金属识别的活性基团进行化学修饰，达到吸附金属离子的目的。.采用生物吸附技术从含铀水溶液中分离铀或处理低含量放射性废水是可行的，可以使整个分离系统构成一个封闭式的流程，外排废水量减少，既环保又降低成本，有较好的经济效益和环保效益。因此有必要制备具有良好性能、可用于吸铀工艺过程的生物高分子吸附剂。本项目设计合成分别以壳聚糖和海藻酸盐为骨架结构的生物高分子吸附剂，探索生物高分子吸附剂的合成条件并对其结构进行表征。对生物高分子吸附剂的吸附性能进行测试，考察生物高分子吸附剂对水溶液中铀进行吸附和解吸条件，分离铀溶液中的铀。.研究过程中突破了壳聚糖基生物高分子微球材料制备技术，使壳聚糖由易软化流失的线形结构转化为稳定的网状结构，合成出了一系列多乙烯多胺功能化壳聚糖基吸附剂，对模拟低浓度铀溶液中铀的去除效果较好。突破了海藻酸盐基生物高分子材料功能化改性技术，合成出了一系列多乙烯多胺功能化海藻酸盐基生物高分子吸附剂，三乙烯四胺改性的海藻酸盐基吸附剂的吸附容量达到38.5 mg/g(干)。突破了反相悬浮聚合制备壳聚糖基生物高分子吸附剂技术，材料的机械性能明显提高，其中三乙烯四胺改性的壳聚糖基生物高分子吸附剂CATT的铀吸附容量最高达260 mg/g(干)。突破了高性能壳聚糖基生物高分子吸附剂的制备技术，提高了在复杂化学环境下吸附容量，8-羟基喹啉改性CATT对真实含铀废水中铀的去除率>95%，能达到废水的排放标准（＜0.05mgU/L）。所合成的生物高分子吸附剂具有良好性能，可以解决铀矿冶金工艺中浸出液或含铀废水处理工艺复杂、操作费用和原材料成本相对较高等问题。