一种用于去除铀的甘草基复合物及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种用于去除铀的甘草基复合物及其制备方法和应用 (Glycyrrhiza-based compound for removing uranium and preparation method and application thereof ) 是由 段涛 王泽儒 曹亚兰 程敬开 朱琳 于 2021-07-26 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种用于去除铀的甘草基复合物,所述用于去除铀的甘草基复合物包括甘草粉末及Fe-(2)O-(3)的负载于甘草粉末上的Fe-(2)O-(3),所述Fe-(2)O-(3)包覆于甘草粉末上,所述Fe-(2)O-(3)为α-Fe-(2)O-(3),由于Fe-(2)O-(3)的较快的吸附平衡时间,从而使甘草基复合物可以在短时间内与六价铀快速反应,进而使用于去除铀的甘草基复合物对铀具有较高的去除率,且在模拟人体环境下对铀有很较高的选择性,同时,本发明还提出了一种用于去除铀的甘草基复合物的制备方法,且上述用于去除铀的甘草基复合物的制备方法简单且环保无污染。(The invention provides a licorice-based compound for removing uranium, which comprises licorice powder and Fe 2 O 3 Fe supported on licorice powder 2 O 3 Said Fe 2 O 3 Coating the powder of radix Glycyrrhizae with Fe 2 O 3 Is alpha-Fe 2 O 3 Due to Fe 2 O 3 The adsorption equilibrium time is short, so that the liquorice-based compound can quickly react with hexavalent uranium in a short time, and the liquorice-based compound is used for removing uraniumThe method has high uranium removal rate and high uranium selectivity under a simulated human body environment, and meanwhile, the invention also provides a preparation method of the licorice-based compound for removing uranium, and the preparation method of the licorice-based compound for removing uranium is simple, environment-friendly and pollution-free.)
技术领域
本发明涉及一种中草药基复合物，尤其是一种用于去除铀的甘草基复合物及其制备方法和应用。
背景技术
随着核电事业的大力发展，由此带来的核安全问题日益凸显，并且由于频发的核事故，核安全防护得到了高度重视。
苏联切尔诺贝利核事故、日本福岛核事故，是人类历史上危害最严重、波及范围最广的两起核事故，向环境中释放了大量的放射性核素。这些放射性核素中像铀、钍、钚等半衰期长，具有强放射性、高金属化学毒性高的放射性核素一旦引入人体，会对人体组织器官产生内照射和化学损伤，久而久之引起组织病变。这些核事故产生最多的放射性核素就是铀，铀是锕系元素，是一种非常重要的核燃料。天然铀存在于自然界的土壤和岩石中，由放射性同位素234U(0.005％)、235U(0.720％)、238U(99.27％)组成，天然铀被浓缩后剩余的材料中235U含量比天然铀更低的铀，称之为贫铀，是制备脏弹和贫铀弹等核武器的主要原料。贫铀弹爆炸后会产生大量的贫铀粉尘，会被当地居民及参战士兵大量吸入，同时以伤口或摄取的方式将铀引入体内，在体内沉积并产生内照射和毒性损伤。造成参战士兵及当地居民关节肌肉痛、免疫力低下，极大增加患癌症、肿瘤、肾衰竭、尿毒症等疾病的比例。
目前所用的最有效医学处理措施是化学螯合疗法(简称“核素促排”)：即服用一种与放射性核素可以高效螯合的药物，通过药物促排配体与人体蛋白质、磷酸盐等竞争，螯合放射性核素形成稳定的可溶性配合物，加快其经尿液、粪便等排出速度，降低其在人体内的急性放射损伤、化学毒性和长期内辐照效应。然而，放射性核素螯合剂近三十年研究进展十分缓慢，目前还没有具有良好生物相容性、且能高效螯合放射性核素的螯合剂或促排剂。
发明内容
鉴于以上技术问题，本发明有必要提出一种具有较强的去除能力、较高的生物相容性的用于去除铀的甘草基复合物及其制备方法和应用。
一种用于去除铀的甘草基复合物，所述用于去除铀的甘草基复合物包括甘草粉末及Fe2O3的负载于甘草粉末上的Fe2O3，所述Fe2O3包覆于甘草粉末上。
进一步地，所述Fe2O3为α-Fe2O3。
一种用于去除铀的甘草基复合物的制备方法，所述用于去除铀的甘草基复合物的制备方法包括以下流程：
将甘草在打粉机中搅拌打成甘草粉末；
将FeCl3充分溶解于乙醇中，再加入NaOH，并在室温下搅拌1h后得到黄褐色的悬浮液，然后再加入与FeCl3一定质量比的甘草粉末，持续搅拌至甘草粉末与悬浮液混合均匀制得混合溶液；
将上述混合溶液转入高压反应釜中，在一定温度下反应一定时间，反应结束后过滤、洗涤并于60℃干燥24h即制得用于去除铀的甘草基复合物。
进一步地，所述将甘草在打粉机中搅拌打成甘草粉末，具体地，将所述甘草粉末进行过筛子处理，即得不同目数的甘草粉末以及甘草碎渣以备后续使用。
进一步地，所述筛子的目数为80.5～200目。
进一步地，所述将FeCl3充分溶解于乙醇中，具体地，将0.565g～2.26gFeCl3充分溶解于80mL～100mL乙醇中。
进一步地，甘草粉末与FeCl3的质量比为0.5～2。
进一步地，所述温度为140℃～160℃，所述时间为1h～3h。
一种用于去除铀的甘草基复合物的应用，用于去除铀的甘草基复合物可以对人体内的铀进行吸附处理。
上述用于去除铀的甘草基复合物及其制备方法，通过溶剂热法在甘草表面包覆Fe2O3，由于Fe2O3的较快的吸附平衡时间，从而使甘草基复合物可以在短时间内与六价铀快速反应，进而使用于去除铀的甘草基复合物对铀具有较高的去除率，且在模拟人体环境下对铀有很较高的选择性。同时，上述用于去除铀的甘草基复合物的制备方法简单且环保无污染。
附图说明
图1为本发明用于去除铀的甘草基复合物的场发射扫描电镜图。
图2为本发明用于去除铀的甘草基复合物的制备方法的流程图。
图3为本发明用于去除铀的甘草基复合物，甘草粉末及α-Fe2O3的红外光谱图。
图4为本发明实施例1-3制备的用于去除铀的甘草基复合物的吸附等温线图，α-Fe2O3的吸附等温线图及甘草粉末的吸附等温线图；
图5为本发明用于去除铀的甘草基复合物的选择吸附图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面结合附图及实施方式对本发明提供的一种用于去除铀的甘草基复合物及其制备方法作进一步详细说明。
一种用于去除铀的甘草基复合物包括甘草粉末及Fe2O3的负载于甘草粉末上的Fe2O3，本实施例中，Fe2O3包覆于甘草粉末上，Fe2O3为α-Fe2O3。图1是一种用于去除铀的甘草基复合物的场发射扫描电镜图片。从图1中可知，Fe2O3成功负载于甘草粉末上，通过元素分布可以看出Fe、O、C元素分布均匀，说明Fe2O3均匀地包覆于甘草粉末上。
如图2所示，一种用于去除铀的甘草基复合物的制备方法，包括以下流程：
S101：将甘草在打粉机中搅拌打成甘草粉末；
本实施例中，将上述甘草粉末进行过筛子处理，即得不同目数的甘草粉末以及甘草碎渣以备后续使用。上述筛子的目数为80.5～200目。
S102：将FeCl3充分溶解于乙醇中，再加入NaOH，并在室温下搅拌1h后得到黄褐色的悬浮液，然后再加入与FeCl3一定质量比的甘草粉末，持续搅拌至甘草粉末与悬浮液混合均匀制得混合溶液；
本实施例中，将0.565g～2.26gFeCl3充分溶解于80mL～100mL乙醇中，加入NaOH的质量为0.4g～1.6g，甘草粉末与FeCl3的质量比为0.5～2；
S103：将上述混合溶液转入高压反应釜中，在一定温度下反应一定时间，反应结束后过滤、洗涤并于60℃干燥24h即制得用于去除铀的甘草基复合物。
本实施例中，上述温度为140℃～160℃，反应时间为1h～3h。
实施例1：
将甘草在打粉机中搅拌打成甘草粉末，并进行过80目的筛子处理；将0.565gFeCl3充分溶解于80mL乙醇中，再加入0.4g NaOH，并在室温下搅拌0.5h后得到黄褐色的悬浮液，然后再加入1.13g甘草粉末，持续搅拌至甘草粉末与悬浮液混合均匀制得混合溶液；把上述混合溶液转入高压反应釜中，在140℃下反应一段时间1h，反应结束后过滤、洗涤并于60℃干燥24h即制得用于去除铀的甘草基复合物。
实施例2：
将甘草在打粉机中搅拌打成甘草粉末，并进行过150目的筛子处理；将1.13gFeCl3充分溶解于90mL乙醇中，再加入0.8g NaOH，并在室温下搅拌一定时间1h后得到黄褐色的悬浮液，然后再加入1.13g甘草粉末，持续搅拌至甘草粉末与悬浮液混合均匀制得混合溶液；将上述混合溶液转入高压反应釜中，在150℃下反应一段时间2h，反应结束后过滤、洗涤并于60℃干燥24h即制得用于去除铀的甘草基复合物。
实施例3：
将甘草在打粉机中搅拌打成甘草粉末，并进行过200目的筛子处理；将2.26gFeCl3充分溶解于100mL乙醇中，再加入1.6g NaOH，在室温下搅拌1.5h后得到黄褐色的悬浮液，然后再加入1.13g甘草粉末，持续搅拌至甘草粉末与悬浮液混合均匀制得混合溶液；将上述混合溶液转入高压反应釜中，在160℃下反应3h，反应结束后过滤、洗涤并于60℃干燥24h即制得用于去除铀的甘草基复合物。
本发明对所制备的用于去除铀的甘草基复合物进行了表征，参见图3-4。
图3是本实施例2中所制备的用于去除铀的甘草基复合物(α-Fe2O3-GL)的红外光谱图、甘草粉末(Glycyrrhiza)的红外光谱图及氧化铁(α-Fe2O3)的红外光图谱。从红外光谱图中可知，本实施例2中所制备的甘草基复合物出现了氧化铁特征震动Fe-O键的波峰，且产生蓝移，说明甘草基复合物上的Fe2O3的Fe-O键更加稳定。同时，从图2中可知，本实施例2中所制备的用于去除铀的甘草基复合物含有甲基和酚羟基，理论上有利于甘草基复合物对铀的吸附。同时，甘草是我国的传统中药，含有三萜、黄酮、生物碱等多种成分，有抗病毒、清除自由基的作用。甘草中富含的三萜类成分具有羟基和羧基，其结构和官能团协同对铀有很好的螯合作用；此外，黄酮类物质和酚类物质具有较多的酚羟基，对铀也有很好的螯合作用。
图4是本实施例1-3中所制备的用于去除铀的甘草基复合物对铀的吸附等温线。从图3中可知，本实施例1-3中所制备的用于去除铀的甘草基复合物对U(Ⅵ)的最大吸附容量分别为73mg/g、188mg/g、213mg/g，且随甘草负载量的增大，吸附容量逐渐增大。
图5为是本实施例2中所制备的用于去除铀的甘草基复合物对模拟人体环境中离子的选择吸附图。从图5中可知，本实施例2中所制备的用于去除铀的甘草基复合物在模拟人体环境的多种混合离子共存下，对U(Ⅵ)的去除率为85％～90％，明显优于其他离子(Ca2 +、Mg2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+)。
上述用于去除铀的甘草基复合物及其制备方法，通过溶剂热法在甘草表面包覆Fe2O3，由于Fe2O3的较快的吸附平衡时间，从而使甘草基复合物可以在短时间内与六价铀快速反应，进而使用于去除铀的甘草基复合物对铀具有较高的去除率，且在模拟人体环境下对铀有很较高的选择性及吸附性。同时，上述用于去除铀的甘草基复合物的制备方法简单且环保无污染。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的申请范围内所做的任何修改等同替换和改进等，均应包含在本年发明的保护范围之内。