一种碱木质素吸附剂在锕系重金属吸附中的应用

1.本技术涉及重金属吸附领域，具体而言，涉及一种碱木质素吸附剂在锕系重金属吸附中的应用。


背景技术：

2.随着我国综合国力的发展和国防需求的提升，核能的大规模发展和利用成为必然选择。然而，核科学技术开发利用过程中会产生大量含锕系重金属的硝酸核废水，具有废液量大、流动性大、渗透性强和难以分离等特点，严重污染环境，威胁人体健康。此外，如果能将部分锕系重金属从混合废液中分离出来回收利用，有望实现核废水的循环经济。
3.现有技术中，一般将mof材料和磷化物作为吸附剂来实现锕系重金属的吸附分离，但是，当前的吸附剂存在制备成本较高、难以有效分离锕系重金属混合物，以及难以在硝酸环境中保持较高的分离度等问题。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种碱木质素吸附剂在锕系重金属吸附中的应用，能够提高对锕系重金属的吸附分离度，并且能够在酸性条件下进行应用。
5.本技术的实施例是这样实现的：
6.本技术实施例提供一种碱木质素吸附剂在锕系重金属吸附中的应用，碱木质素吸附剂为酯化改性的接枝胺源型碱木质素吸附剂。
7.上述技术方案中，将酯化改性的接枝胺源型碱木质素吸附剂用于锕系重金属的吸附分离，不仅能够提高碱木质素吸附剂对锕系重金属的吸附分离度，而且还能在酸性条件下进行应用。
8.在一些可选的实施方案中，在锕系重金属吸附的步骤中，碱木质素吸附剂的浓度为(0.1～1.0)g/l；可选地，碱木质素吸附剂的浓度为(0.2～1.0)g/l；
9.和/或，碱木质素吸附剂和锕系重金属的浓度比为(0.1～1.0)：(0.02～0.08)；可选地，碱木质素吸附剂和锕系重金属的浓度比为(0.2～1.0)：0.04。
10.上述技术方案中，将碱木质素吸附剂的浓度限定在(0.1～1.0)g/l的范围内，并进一步的将碱木质素吸附剂的浓度限定在(0.2～1.0)g/l的范围，能够更好地实现碱木质素吸附剂对锕系重金属的吸附分离。
11.在此基础上，将碱木质素吸附剂和锕系重金属的浓度比限定在(0.1～1.0)：(0.02～0.08)的范围内，并进一步的将碱木质素吸附剂和锕系重金属的浓度比限定在(0.2～1.0)：0.04的范围，也能够更好地实现碱木质素吸附剂对锕系重金属的吸附分离。
12.在一些可选的实施方案中，使用碱木质素吸附剂吸附铀，铀体系的ph为0～11。
13.上述技术方案中，采用碱木质素吸附剂对铀进行吸附分离时，将铀体系的ph限定在0～11的范围内，碱木质素吸附剂对铀的吸附性较强，能够更好地实现碱木质素吸附剂对铀的吸附分离。
14.在一些可选的实施方案中，使用碱木质素吸附剂吸附钍，钍体系的ph为5～11；
15.可选地，钍体系的ph为7～11；
16.可选地，钍体系的ph为9～11。
17.上述技术方案中，采用碱木质素吸附剂对钍进行吸附分离时，将钍体系的ph限定在5～11的范围内，进一步地将钍体系的ph限定在7～11的范围内，更进一步地将钍体系的ph限定在9～11的范围，随着钍体系的ph范围的调整，碱木质素吸附剂对铀的吸附性随之增强，从而能够更好地实现碱木质素吸附剂对钍的吸附分离。
18.在一些可选的实施方案中，在铀钍重金属混合物中，使用碱木质素吸附剂选择性地吸附铀，以对铀和钍进行分离。
19.上述技术方案中，将碱木质素吸附剂应用在铀钍重金属混合物中，利用碱木质素吸附剂对铀更强的吸附性，从而能够实现铀钍分离。
20.在一些可选的实施方案中，在分离铀钍重金属混合物的步骤中，满足以下条件a和b中的至少一个：
21.a，铀钍重金属混合物的ph为0～7；
22.可选地，铀钍重金属混合物的ph为0～3。
23.b，铀和钍在铀钍重金属混合物中的浓度比为(1：3)～(3：1)，和/或铀在铀钍重金属混合物中的浓度为(10～30)mg/l。
24.上述技术方案中，在分离铀钍重金属混合物时，将铀钍重金属混合物的ph值限定在0～7的范围内，特别是将铀钍重金属混合物的ph限定在0～3的范围，碱木质素吸附剂对铀的吸附性更强，且明显优于对钍的吸附性，能够进一步地提高碱木质素吸附剂对铀钍重金属混合物的吸附分离度。
25.此外，在分离铀钍重金属混合物时，将铀和钍在铀钍重金属混合物中的浓度比限定在(1：3)～(3：1)的范围内，并进一步地将铀在铀钍重金属混合物中的浓度限定在(10～30)mg/l的范围，碱木质素吸附剂对铀的吸附性更强，且明显优于对钍的吸附性，也有利于提高碱木质素吸附剂对铀钍重金属混合物的吸附分离度。
26.在一些可选的实施方案中，碱木质素吸附剂的制备方法包括：
27.将碱木质素、胺源、甲醛和去离子水混合并进行第一次加热反应，以使胺源接枝到碱木质素，制备得到第一混合物；
28.向第一混合物中加入酯化剂并进行第二次加热反应，以使第一混合物酯化，制备得到碱木质素吸附剂。
29.上述技术方案中，按照该制备工艺，能够制备得到对锕系重金属的吸附分离度较高，并且能够在酸性条件下进行应用的碱木质素吸附剂。
30.在一些可选的实施方案中，在进行碱木质素吸附剂的制备时，满足以下条件c～f中的至少一个：
31.c，碱木质素和胺源的重量比为1：(1.5～2.5)。
32.d，碱木质素和甲醛的质量体积比为1g：(4～5)ml。
33.e，碱木质素和去离子水的质量体积比为1g：(70～80)ml。
34.f，碱木质素和酯化剂的质量体积比为1g：(4～6)ml。
35.上述技术方案中，在进行碱木质素吸附剂的制备时，分别对碱木质素、胺源、甲醛
以及去离子水的用量比进行限定，能够保证制备得到的碱木质素吸附剂拥有较好的收率和纯度。
36.在一些可选的实施方案中，在将碱木质素、胺源、甲醛和去离子水混合的步骤中，先将碱木质素、胺源和去离子水进行第一次混合，再加入甲醛进行第二次混合。
37.上述技术方案中，先将碱木质素、胺源和去离子水进行混合，再加入甲醛进行混合，这种分阶段进行混合的方式，使得碱木质素和胺源混合较为均匀，能够提高胺源和碱木质素的接枝率。
38.在一些可选的实施方案中，在第一次混合的步骤中，混合温度为80～100℃，和/或混合时间为20～40min。
39.上述技术方案中，在进行第一次混合时，将混合温度限定在80～100℃的范围内，并进一步地将混合时间限定在20～30min的范围，能够进一步的提高碱木质素和胺源的混合均匀性，从而进一步提高胺源和碱木质素的接枝率。
40.在一些可选的实施方案中，在进行碱木质素吸附剂的制备时，满足以下条件g和h中的至少一个：
41.g，在第一次加热反应的步骤中，反应温度为80～100℃，和/或反应时间为4～6h。
42.h，在第二次加热反应的步骤中，反应温度为35～45℃，和/或反应时间为1.5～2.5h。
43.上述技术方案中，在进行第一次加热反应时，将反应温度限定在80～100℃的范围内，并进一步地将反应时间限定在4～6h的范围，能够保证制备得到的第一混合物拥有较好的收率和纯度。
44.此外，在进行第二次加热反应时，将反应温度限定在35～45℃的范围内，并进一步地将反应时间限定在1.5～2.5h的范围，能够为第一混合物的酯化提供较好的反应温度和时间，从而保证制备得到的碱木质素吸附剂拥有适宜的酯化率。
45.在一些可选的实施方案中，酯化剂为二硫化碳。
46.上述技术方案中，将二硫化碳作为酯化剂，不仅能够保证制备得到的碱木质素吸附剂拥有适宜的酯化率，同时，由于硫原子中存在的孤对电子也能和锕系重金属进行配位，从而能够进一步提高制备得到的碱木质素吸附剂对锕系重金属的吸附分离度。
附图说明
47.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
48.图1为本技术实施例提供的一种碱木质素吸附剂的制备工艺流程图；
49.图2为参照试验例1进行实验，得到的碱木质素吸附剂(al-pei)以及单独的碱木质素(al)对铀或钍的吸附性能结果图；
50.图3为参照试验例2进行实验，得到的碱木质素吸附剂(al-pei)在不同ph条件下对铀或钍的吸附性能结果；
51.图4为参照试验例3进行实验，得到的碱木质素吸附剂(al-pei)在不同ph以及不同
浓度的条件下对铀的吸附性能结果；
52.图5为参照试验例4进行实验，得到的碱木质素吸附剂(al-pei)在不同ph以及不同浓度的条件下对钍的吸附性能结果；
53.图6为参照试验例5进行实验，得到的碱木质素吸附剂(al-pei)在铀和钍处于不同浓度比以及不同ph条件下对铀钍重金属混合物的吸附性能结果；
54.图7为参照试验例6进行实验，得到的碱木质素吸附剂(al-pei)对不同浓度的铀的吸附性能结果；
55.图8为参照试验例7进行实验，得到的碱木质素吸附剂(al-pei)对不同浓度的钍的吸附性能结果。
具体实施方式
56.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
57.需要说明的是，本技术中的“和/或”，如“特征1和/或特征2”，均是指可以单独地为“特征1”、单独地为“特征2”、“特征1”加“特征2”，该三种情况。
58.另外，在本技术的描述中，除非另有说明，“一种或多种”中的“多种”的含义是指两种及两种以上；“数值a～数值b”的范围包括两端值“a”和“b”，“数值a～数值b 计量单位”中的“计量单位”代表“数值a”和“数值b”二者的“计量单位”。
59.下面对本技术实施例的一种碱木质素吸附剂在锕系重金属吸附中的应用进行具体说明。
60.现有技术中，在进行锕系重金属的吸附分离时，一般将mof材料和磷化物作为吸附剂来实现锕系重金属的吸附分离，但是，由于当前种类的吸附剂对锕系重金属的吸附性较弱，并且难以在酸性条件下稳定存在，从而存在对锕系重金属的吸附分离度低的问题，并且难以在酸性条件下(例如硝酸，特别是高浓度硝酸中)进行应用。
61.发明人研究发现，对碱木质素类型的吸附剂进行结构优化，并将其在锕系重金属吸附中进行应用，能够提高碱木质素类型的吸附剂对锕系重金属的吸附分离度，并且还能在酸性条件下(例如硝酸，特别是高浓度硝酸中)进行应用。
62.本技术实施例提供一种碱木质素吸附剂在锕系重金属吸附中的应用，碱木质素吸附剂为酯化改性的接枝胺源型碱木质素吸附剂。
63.本技术中，将酯化改性的接枝胺源型碱木质素吸附剂用于锕系重金属的吸附分离，不仅能够提高碱木质素吸附剂对锕系重金属的吸附分离度，而且还能在酸性条件下(例如硝酸，特别是高浓度硝酸中)进行应用。
64.需要进行说明的是，吸附剂在发挥吸附分离的作用时，存在全吸附以及选择性吸附两种方式。全吸附即对溶液体系中的所有锕系重金属元素进行吸附，从而将锕系重金属元素从混合体系中分离出来。选择性吸附即利用吸附剂对锕系重金属元素的吸附性差异，从而在锕系重金属混合物中将特定种类的锕系重金属元素分离出来。
65.作为一种示例，在锕系重金属吸附的步骤中，碱木质素吸附剂的浓度为(0.1～
1.0)g/l，例如但不限于浓度为0.1g/l、0.2g/l、0.3g/l、0.4g/l、0.5g/l、0.6g/l、0.7g/l、0.8g/l、0.9g/l和1.0g/l中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
66.可选地，碱木质素吸附剂的浓度为(0.2～1.0)g/l，例如但不限于浓度为0.2g/l、0.3g/l、0.4g/l、0.5g/l、0.6g/l、0.7g/l、0.8g/l、0.9g/l和1.0g/l中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
67.和/或，碱木质素吸附剂和锕系重金属的浓度比为(0.1～1.0)：(0.02～0.08)，例如但不限于浓度为0.1g/l：0.02、0.2g/l：0.02、0.3g/l：0.02、0.4g/l：0.02、0.5g/l：0.02、0.6g/l：0.02、0.7g/l：0.02、0.8g/l：0.02、0.9g/l：0.02和1.0g/l：0.02、0.1g/l：0.04、0.2g/l：0.04、0.3g/l：0.04、0.4g/l：0.04、0.5g/l：0.04、0.6g/l：0.04、0.7g/l：0.04、0.8g/l：0.04、0.9g/l：0.04和1.0g/l：0.04、0.1g/l：0.08、0.2g/l：0.08、0.3g/l：0.08、0.4g/l：0.08、0.5g/l：0.08、0.6g/l：0.08、0.7g/l：0.08、0.8g/l：0.08、0.9g/l：0.08和1.0g/l：0.08中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
68.可选地，碱木质素吸附剂和锕系重金属的浓度比为(0.2～1.0)：0.04，例如但不限于浓度为0.2g/l：0.04、0.3g/l：0.04、0.4g/l：0.04、0.5g/l：0.04、0.6g/l：0.04、0.7g/l：0.04、0.8g/l：0.04、0.9g/l：0.04和1.0g/l：0.04中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
69.该实施方式中，将碱木质素吸附剂的浓度限定在(0.1～1.0)g/l的范围内，并进一步的将碱木质素吸附剂的浓度限定在(0.2～1.0)g/l的范围，能够更好地实现碱木质素吸附剂对锕系重金属的吸附分离。
70.在此基础上，将碱木质素吸附剂和锕系重金属的浓度比限定在(0.1～1.0)：(0.02～0.08)的范围内，并进一步的将碱木质素吸附剂和锕系重金属的浓度比限定在(0.2～1.0)：0.04的范围，也能够更好地实现碱木质素吸附剂对锕系重金属的吸附分离。
71.作为一种示例，使用碱木质素吸附剂吸附铀，铀体系的ph为0～11，例如但不限于ph为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10和11中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
72.该实施方式中，采用碱木质素吸附剂对铀进行吸附分离时，将铀体系的ph限定在0～11的范围内，碱木质素吸附剂对铀的吸附性较强，能够更好地实现碱木质素吸附剂对铀的吸附分离。
73.在一些实施例中，使用碱木质素吸附剂吸附铀，吸附时间为40～120min，例如但不限于吸附时间为40min、60min、80min、100min和120min中的任意一者点值或任意二者之间的范围值；
74.可选地，吸附时间为80～120min，例如但不限于吸附时间为80min、90min、100min、110min和120min中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
75.作为一种示例，使用碱木质素吸附剂吸附钍，钍体系的ph为5～11，例如但不限于ph为5、6、7、8、9、10和11中的任意一者点值或任意二者之间的范围值；
76.可选地，钍体系的ph为7～11，例如但不限于ph为7、8、9、10和11中的任意一者点值或任意二者之间的范围值；
77.可选地，钍体系的ph为9～11，例如但不限于ph为9、10和11中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
78.该实施方式中，采用碱木质素吸附剂对钍进行吸附分离时，将钍体系的ph限定在5
～11的范围内，进一步地将钍体系的ph限定在7～11的范围内，更进一步地将钍体系的ph限定在9～11的范围，随着钍体系的ph范围的调整，碱木质素吸附剂对铀的吸附性随之增强，从而能够更好地实现碱木质素吸附剂对钍的吸附分离。
79.在一些实施例中，使用碱木质素吸附剂吸附钍，吸附时间为40～120min，例如但不限于吸附时间为40min、60min、80min、100min和120min中的任意一者点值或任意二者之间的范围值；
80.可选地，吸附时间为80～120min，例如但不限于吸附时间为80min、90min、100min、110min和120min中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
81.作为一种示例，在铀钍重金属混合物中，使用碱木质素吸附剂选择性地吸附铀，以对铀和钍进行分离。
82.该实施方式中，将碱木质素吸附剂应用在铀钍重金属混合物中，利用碱木质素吸附剂对铀更强的吸附性，从而能够实现铀钍分离。
83.作为一种示例，在分离铀钍重金属混合物的步骤中，满足以下条件a和b中的至少一个：
84.a，铀钍重金属混合物的ph为0～7，例如但不限于ph为0、1、2、3、4、5、6和7中的任意一者点值或任意二者之间的范围值；
85.可选地，铀钍重金属混合物的ph为0～3，例如但不限于ph为0、1、2和3中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
86.b，铀和钍在铀钍重金属混合物中的浓度比为(1：3)～(3：1)，例如但不限于浓度比为1：1、2：1、3：1、1：2、2：2、3：2、1：3、2：3和3：3中的任意一者点值或任意二者之间的范围值；和/或铀在铀钍重金属混合物中的浓度为(10～30)mg/l，例如但不限于浓度为10mg/l、15mg/l、20mg/l、25mg/l和30mg/l中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
87.该实施方式中，在分离铀钍重金属混合物时，将铀钍重金属混合物的ph值限定在0～7的范围内，特别是将铀钍重金属混合物的ph限定在0～3的范围，碱木质素吸附剂对铀的吸附性更强，且明显优于对钍的吸附性，能够进一步地提高碱木质素吸附剂对铀钍重金属混合物的吸附分离度。
88.此外，在分离铀钍重金属混合物时，将铀和钍在铀钍重金属混合物中的浓度比限定在(1：3)～(3：1)的范围内，并进一步地将铀在铀钍重金属混合物中的浓度限定在(10～30)mg/l的范围，碱木质素吸附剂对铀的吸附性更强，且明显优于对钍的吸附性，也有利于提高碱木质素吸附剂对铀钍重金属混合物的吸附分离度。
89.作为一种示例，参阅图1，碱木质素吸附剂的制备方法包括：
90.将碱木质素、胺源、甲醛和去离子水混合并进行第一次加热反应，以使胺源接枝到碱木质素，制备得到第一混合物；
91.向第一混合物中加入酯化剂并进行第二次加热反应，以使第一混合物酯化，制备得到碱木质素吸附剂。
92.该实施方式中，按照该制备工艺，能够制备得到对锕系重金属的吸附分离度较高，并且能够在酸性条件下进行应用的碱木质素吸附剂。
93.可以理解的是，制备得到碱木质素吸附剂以后，还需要进行后处理，后处理工艺可以按照本领域的常规技术手段进行。
94.作为一种示例，制备得到碱木质素吸附剂以后，后处理工艺包括依次进行清洗、抽滤分离以及真空干燥。
95.在一些实施例中，在进行碱木质素吸附剂清洗时，直至清洗液透明为止。
96.在一些实施例中，在进行碱木质素吸附剂的干燥时，采用真空干燥箱进行，干燥温度为45～55℃，和/或干燥时间为10～14h。
97.需要进行说明的是，胺源的具体种类不做限定，只要能够提供活拨氢参与反应即可。
98.作为一种示例，胺源包括聚乙烯亚胺和聚氨基酸中的至少一种。
99.在一些实施例中，胺源为聚乙烯亚胺。
100.该实施方式中，将聚乙烯亚胺作为胺源，是由于相较于聚氨基酸，聚乙烯亚胺具有更多的活性位点，能够更好地和碱木质素发生反应并成功枝接。
101.需要注意的是，甲醛的具体类型不做限定，从性状方面而言，例如可以是甲醛水溶液；从取代基方面而言，也可以是三聚甲醛，还可以是多聚甲醛。
102.作为一种示例，在进行碱木质素吸附剂的制备时，满足以下条件c～f中的至少一个：
103.c,碱木质素和胺源的重量比为1：(1.5～2.5)，例如但不限于重量比为1：1.5、1：1.6、1：1.7、1：1.8、1：1.9、1：2.0、1：2.1、1：2.2、1：2.3、1：2.4和1：2.5中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
104.d,碱木质素和甲醛的质量体积比为1g：(4～5)ml，例如但不限于质量体积比为1g：4ml、1g：4.1ml、1g：4.2ml、1g：4.3ml、1g：4.4ml、1g：4.5ml、1g：4.6ml、1g：4.7ml、1g：4.8ml、1g：4.9ml和1g：5.0ml中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
105.e,碱木质素和去离子水的质量体积比为1g：(70～80)ml，例如但不限于质量体积比为1g：70ml、1g：71ml、1g：72ml、1g：73ml、1g：74ml、1g：75ml、1g：76ml、1g：77ml、1g：78ml、1g：79ml和1g：80ml中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
106.f,碱木质素和酯化剂的质量体积比为1g：(4～6)ml，例如但不限于质量体积比为1g：4ml、1g：4.2ml、1g：4.4ml、1g：4.6ml、1g：4.8ml、1g：5.0ml、1g：5.2ml、1g：5.4ml、1g：5.6ml、1g：5.8ml和1g：6.0ml中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
107.该实施方式中，在进行碱木质素吸附剂的制备时，分别对碱木质素、胺源、甲醛以及去离子水的用量比进行限定，能够保证制备得到的碱木质素吸附剂拥有较好的收率和纯度。
108.作为一种示例，在将碱木质素、胺源、甲醛和去离子水混合的步骤中，先将碱木质素、胺源和去离子水进行第一次混合，再加入甲醛进行第二次混合。
109.该实施方式中，先将碱木质素、胺源和去离子水进行混合，再加入甲醛进行混合，这种分阶段进行混合的方式，使得碱木质素和胺源混合较为均匀，能够提高胺源和碱木质素的接枝率。
110.作为一种示例，在第一次混合的步骤中，混合温度为80～100℃，例如但不限于混合温度为80℃、82℃、84℃、86℃、88℃、90℃、92℃、94℃、96℃、98℃和100℃中的任意一者点值或任意二者之间的范围值；和/或混合时间为20～40min，但不限于混合时间为20min、22min、24min、26min、28min、30min、32min、34min、36min、38min和40min中的任意一者点值
或任意二者之间的范围值。
111.该实施方式中，在进行第一次混合时，将混合温度限定在80～100℃的范围内，并进一步地将混合时间限定在20～30min的范围，能够进一步的提高碱木质素和胺源的混合均匀性，从而进一步提高胺源和碱木质素的接枝率。
112.作为一种示例，在进行碱木质素吸附剂的制备时，满足以下条件g和h中的至少一个：
113.g，在第一次加热反应的步骤中，反应温度为80～100℃，例如但不限于混合温度为80℃、82℃、84℃、86℃、88℃、90℃、92℃、94℃、96℃、98℃和100℃中的任意一者点值或任意二者之间的范围值；和/或反应时间为4～6h，例如但不限于反应时间为4h、4.5h、5.0h、5.5h和6.0h中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
114.h，在第二次加热反应的步骤中，反应温度为35～45℃，例如但不限于混合温度为35℃、36℃、37℃、38℃、39℃、40℃、41℃、42℃、43℃、44℃和45℃中的任意一者点值或任意二者之间的范围值；和/或反应时间为1.5～2.5h，例如但不限于反应时间为1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h、2.0h、2.1h、2.2h、2.3h、2.4h和2.5h中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
115.该实施方式中，在进行第一次加热反应时，将反应温度限定在80～100℃的范围内，并进一步地将反应时间限定在4～6h的范围，能够保证制备得到的第一混合物拥有较好的收率和纯度。
116.此外，在进行第二次加热反应时，将反应温度限定在35～45℃的范围内，并进一步地将反应时间限定在1.5～2.5h的范围，能够为第一混合物的酯化提供较好的反应温度和时间，从而保证制备得到的碱木质素吸附剂拥有适宜的酯化率。
117.需要注意的是，酯化剂的种类不做具体限定，可以按照本领域的公知常识进行设置。
118.作为一种示例，酯化剂为二硫化碳。
119.该实施方式中，将二硫化碳作为酯化剂，不仅能够保证制备得到的碱木质素吸附剂拥有适宜的酯化率，同时，由于硫原子中存在孤对电子，也能和锕系重金属进行配位，从而能够进一步提高制备得到的碱木质素吸附剂对锕系重金属的吸附分离度。
120.以下结合实施例对本技术的特征和性能作进一步的详细描述。
121.各实施例均按照下述方法进行制备和测试。
122.一、碱木质素吸附剂的制备
123.将2g碱木质素和4g聚乙烯亚胺加入150ml去离子水中，在90℃下混合搅拌30min；然后，再向混合体系中加入9ml甲醛水溶液，继续在90℃下混合搅拌并反应5h，得到第一混合物；待第一混合物的温度冷却至40℃，向第一混合物中加入10ml二硫化碳，继续在40℃下混合搅拌并反应2h，得到碱木质素吸附剂。
124.然后，再用去离子水对碱木质素吸附剂进行清洗，直至清洗液澄清透明；接着，对清洗后的碱木质素吸附剂进行抽滤分离；最后，将抽滤后得到的固体碱木质素吸附剂在真空干燥箱中以50℃的温度干燥12h，得到高纯度的碱木质素吸附剂。
125.二、锕系重金属的吸附测试
126.试验例1
127.采用上述制备得到的碱木质素吸附剂对多种锕系重金属的吸附能力进行测试
128.采用浓度为0.6g/l的上述碱木质素吸附剂(al-pei)作为实验组吸附剂，并且分别将吸附剂与铀或钍按照0.6：0.04的浓度比在25℃以及ph＝7的条件下进行吸附测试。同时，将单独的碱木质素(al)作为吸附剂，作为对照组，对照组中，除了吸附剂与实验组不同，其余条件均与实验组相同。
129.图2为参照试验例1进行实验，得到的碱木质素吸附剂(al-pei)以及单独的碱木质素(al)对铀或钍的吸附性能结果图。
130.参阅图2可知，将单独的吸附剂和制备得到的碱木质吸附剂用于锕系重金属的吸附，并且将吸附剂的浓度以及吸附剂和锕系重金属浓度比分别限定为0.6g/l以及0.6：0.04，由吸附结果可知，制备得到的碱木质吸附剂对铀、钍的吸附能力均有较大提升，并且，制备得到的碱木质吸附剂对铀的吸附能力明显优于钍。
131.试验例2
132.采用上述制备得到的碱木质素吸附剂对多种锕系重金属的吸附能力进行测试
133.采用0.6g/l的上述碱木质素吸附剂(al-pei)作为吸附剂，将吸附剂与铀或钍按照0.6：0.04的浓度比在特定ph范围下于25℃进行吸附测试。
134.图3为参照试验例2进行实验，得到的碱木质素吸附剂(al-pei)在不同ph条件下对铀或钍的吸附性能结果。
135.参阅图3可知，当ph在0～11的范围时，除了ph在9～11的小范围内，碱木质吸附剂对铀的吸附能力弱于钍，在其余ph范围内，碱木质吸附剂对铀的吸附能力均优于钍；并且，随着ph值越小，碱木质素吸附剂对铀和钍的吸附能力差异越明显，并且当ph在0～3的范围时，碱木质素吸附剂对铀和钍的吸附能力差异达到最大。更为重要的是，由此可知，利用制备得到的碱木质素吸附剂对铀钍重金属混合物进行吸附分离时，将铀钍重金属混合物的ph控制在0～3的范围内，能够对铀和钍实现最大程度的分离。
136.试验例3
137.采用上述制备得到的碱木质素吸附剂对特定种类锕系重金属的吸附能力进行测试
138.采用特定浓度范围的上述碱木质素吸附剂(al-pei)作为吸附剂，对浓度为40mg/ml的铀在特定ph范围下于25℃进行吸附测试。
139.图4为参照试验例3进行实验，得到的碱木质素吸附剂(al-pei)在不同ph以及不同浓度的条件下对铀的吸附性能结果。
140.参阅图4可知，碱木质素吸附剂对铀的吸附性能存在浓度依耐性，即在其余实验条件相同时，碱木质素吸附剂的浓度越高，碱木质素吸附剂对铀的吸附性能越强，反之，则吸附性能越弱；并且，碱木质素吸附剂对铀的吸附性能存在一定程度上的ph依耐性，即在其余实验条件相同时，除了ph在0～3的小范围，随着ph值的增加，碱木质素吸附剂对铀的吸附性能越强，反之，则吸附性能越弱。
141.试验例4
142.采用上述制备得到的碱木质素吸附剂对特定种类锕系重金属的吸附能力进行测试
143.采用特定浓度范围的上述碱木质素吸附剂(al-pei)作为吸附剂，对浓度为40mg/
ml的钍在特定ph范围下于25℃进行吸附测试。
144.图5为参照试验例4进行实验，得到的碱木质素吸附剂(al-pei)在不同ph以及不同浓度的条件下对钍的吸附性能结果。
145.参阅图5可知，碱木质素吸附剂对钍的吸附性能存在浓度依耐性，即在其余实验条件相同时，碱木质素吸附剂的浓度越高，碱木质素吸附剂对钍的吸附性能越强，反之，则吸附性能越弱；并且，碱木质素吸附剂对钍的吸附性能存在一定程度上的ph依耐性，即在其余实验条件相同时，除了ph在0～3的小范围，随着ph值的增加，碱木质素吸附剂对钍的吸附性能越强，反之，则吸附性能越弱。
146.试验例5
147.采用上述制备得到的碱木质素吸附剂对锕系重金属混合物进行吸附能力测试
148.采用浓度为0.6g/l的上述碱木质素吸附剂(al-pei)作为吸附剂，对总浓度为40mg/ml铀钍重金属混合物在特定ph范围下于25℃进行吸附测试，其中，铀和钍按照特定的浓度比进行设置。
149.图6为参照试验例5进行实验，得到的碱木质素吸附剂(al-pei)在铀和钍处于不同浓度比以及不同ph条件下对铀钍重金属混合物的吸附性能结果。
150.参阅图6可知，在铀钍重金属混合物中，碱木质素吸附剂对铀或钍的吸附性能均存在一定的ph依耐性，即在其余实验条件相同时，除了ph在0～3的小范围，随着ph值的增加，碱木质素吸附剂对铀或钍的吸附性能越强，反之，则吸附性能越弱；并且，除了ph在9～11的小范围内，在其余ph范围内，碱木质吸附剂对铀的吸附能力均优于钍，由此可知，将铀钍重金属混合物的ph在该范围内，能够较好地对铀钍重金属混合物中的铀钍进行吸附分离，进一步地，将ph控制在0～3的范围内，能够对铀和钍实现更大程度地分离。
151.此外，在铀钍重金属混合物中，调整铀和钍的浓度比，在其余实验条件相同时，碱木质素吸附剂对铀的吸附性能变化不大，但是，碱木质素吸附剂对钍的吸附性能有一定的影响，表现为：随着铀的浓度增加，碱木质素吸附剂对钍的吸附性能越强，反之，则越弱，由此可知，为了更好地吸附分离铀钍重金属混合物中的铀和钍，在其它条件相同的情况下，可以适当降低铀在铀钍重金属混合物中的浓度。
152.试验例6
153.采用上述制备得到的碱木质素吸附剂对特定种类锕系重金属的吸附能力进行测试
154.采用浓度为0.1g/l上述碱木质素吸附剂(al-pei)作为吸附剂，对特定浓度的铀在特定ph＝7的条件下于25℃进行吸附测试。
155.图7为参照试验例6进行实验，得到的碱木质素吸附剂(al-pei)对不同浓度的铀的吸附性能结果。
156.参阅图7可知，当铀的浓度在20～80mg/ml的范围内时，碱木质素吸附剂对铀均有较好的吸附性，并且当铀的浓度为40mg/ml时，碱木质素吸附剂对铀的吸附性最强，由此可知，采用碱木质素吸附剂对铀进行吸附分离时，将铀的浓度设置为40mg/ml，能够对铀实现更大程度地分离。
157.试验例7
158.采用上述制备得到的碱木质素吸附剂对特定种类锕系重金属的吸附能力进行测
试
159.采用浓度为0.1g/l上述碱木质素吸附剂(al-pei)作为吸附剂，对特定浓度的钍在特定ph＝7的条件下于25℃进行吸附测试。
160.图8为参照试验例7进行实验，得到的碱木质素吸附剂(al-pei)对不同浓度的钍的吸附性能结果。
161.参阅图8可知，当钍的浓度在20～80mg/ml的范围内时，碱木质素吸附剂对钍均有较好的吸附性，并且当钍的浓度为40mg/ml时，碱木质素吸附剂对钍的吸附性最强，由此可知，采用碱木质素吸附剂对钍进行吸附分离时，将钍的浓度设置为40mg/ml，能够对钍实现更大程度地分离。
162.以上所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。

技术特征：
1.一种碱木质素吸附剂在锕系重金属吸附中的应用，其特征在于，所述碱木质素吸附剂为酯化改性的接枝胺源型碱木质素吸附剂。2.根据权利要求1所述的碱木质素吸附剂在锕系重金属吸附中的应用，其特征在于，在锕系重金属吸附的步骤中，所述碱木质素吸附剂的浓度为(0.1～1.0)g/l；可选地，所述碱木质素吸附剂的浓度为(0.2～1.0)g/l；和/或，所述碱木质素吸附剂和所述锕系重金属的浓度比为(0.1～1.0)：(0.02～0.08)；可选地，所述碱木质素吸附剂和所述锕系重金属的浓度比为(0.2～1.0)：0.04。3.根据权利要求1或2所述的碱木质素吸附剂在锕系重金属吸附中的应用，其特征在于，使用所述碱木质素吸附剂吸附铀，铀体系的ph为0～11。4.根据权利要求1或2所述的碱木质素吸附剂在锕系重金属吸附中的应用，其特征在于，使用所述碱木质素吸附剂吸附钍，钍体系的ph为5～11；可选地，所述钍体系的ph为7～11；可选地，所述钍体系的ph为9～11。5.根据权利要求1或2所述的碱木质素吸附剂在锕系重金属吸附中的应用，其特征在于，在铀钍重金属混合物中，使用所述碱木质素吸附剂选择性地吸附铀，以对所述铀和钍进行分离。6.根据权利要求5所述的碱木质素吸附剂在锕系重金属吸附中的应用，其特征在于，在分离所述铀钍重金属混合物的步骤中，满足以下条件a和b中的至少一个：a，所述铀钍重金属混合物的ph为0～7；可选地，所述铀钍重金属混合物的ph为0～3；b，所述铀和所述钍在所述铀钍重金属混合物中的浓度比为(1：3)～(3：1)，和/或所述铀在所述铀钍重金属混合物中的浓度为(10～30)mg/l。7.根据权利要求1所述的碱木质素吸附剂在锕系重金属吸附中的应用，其特征在于，所述碱木质素吸附剂的制备方法包括：将碱木质素、胺源、甲醛和去离子水混合并进行第一次加热反应，以使所述胺源接枝到所述碱木质素，制备得到第一混合物；向所述第一混合物中加入酯化剂并进行第二次加热反应，以使所述第一混合物酯化，制备得到所述碱木质素吸附剂。8.根据权利要求7所述的碱木质素吸附剂在锕系重金属吸附中的应用，其特征在于，满足以下条件c～f中的至少一个：c，所述碱木质素和所述胺源的重量比为1：(1.5～2.5)；d，所述碱木质素和所述甲醛的质量体积比为1g：(4～5)ml；e，所述碱木质素和所述去离子水的质量体积比为1g：(70～80)ml；f，所述碱木质素和所述酯化剂的质量体积比为1g：(4～6)ml。9.根据权利要求7所述的碱木质素吸附剂在锕系重金属吸附中的应用，其特征在于，满足以下条件g和h中的至少一个：g，在所述第一次加热反应的步骤中，反应温度为80～100℃，和/或反应时间为4～6h；h，在所述第二次加热反应的步骤中，反应温度为35～45℃，和/或反应时间为1.5～2.5h。
10.根据权利要求7所述的碱木质素吸附剂在锕系重金属吸附中的应用，其特征在于，所述酯化剂为二硫化碳。

技术总结
本申请提供一种碱木质素吸附剂在锕系重金属吸附中的应用，属于重金属吸附领域。将酯化改性的接枝胺源型碱木质素吸附剂用于锕系重金属的吸附分离，不仅能够提高碱木质素吸附剂对锕系重金属的吸附分离度，而且还能应用于酸性环境。酸性环境。酸性环境。


技术研发人员：郭丽君 张文华 彭良琼 石碧 李佶衡
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：2022.04.12
技术公布日：2022/5/25