【摘要】：基于核電發(fā)展過程中海水提鈾及高放廢水中鈾、釷回收等研究熱點(diǎn)問題,目標(biāo)合成一種廉價(jià)易得的新型高效吸附劑。本文合成了四種不同原料比例的β-環(huán)糊精/順丁烯二酸酐-丙烯腈-順丁烯二酸酐共聚物(β-CD/MAH-co-AN-co-MAH),將其進(jìn)行偕胺肟化得到偕胺肟基-β-環(huán)糊精/順丁烯二酸酐-丙烯腈-順丁烯二酸酐共聚物(β-CD/MAH-co-AO-co-MAH),并利用紅外(FT-IR)、熱重(TGA)、X-射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、元素分析及比表面積測(cè)定等表征手段材料自身性質(zhì)進(jìn)行表征,并對(duì)吸附解吸實(shí)驗(yàn)后的材料結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)的變化進(jìn)行觀察。通過批吸附實(shí)驗(yàn)探究材料吸附U(Ⅵ)、Th(Ⅳ)的吸附性能及機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:肟化前后樣品對(duì)鈾的最大吸附容量分別為0.37 g/g、0.75 g/g;對(duì)釷的最大吸附容量分別為0.24 g/g、0.35 g/。β-環(huán)糊精、順丁烯二酸酐、丙烯腈投料比為1:18:18時(shí),偕胺肟基的存在以及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化使得β-CD/MAH-co-AO-co-MAH對(duì)鈾的吸附性能最好。β-CD/MAH-co-AO-co-MAH對(duì)鈾的吸附受pH和陽離子(K~+Mg~(2+)Na~+)影響顯著,但不同濃度的鈉離子和不同種類的陰離子(ClO_4~-,Cl~-,NO_3~-)對(duì)吸附基本無影響。熱力學(xué)擬合表明吸附過程符合Langmuir(R~2=0.9497)和D-R(R~2=0.9720)模型,且最大吸附量為0.75 g/g(pH 4.0,298 K)。由D-R模型可以計(jì)算得出平均吸附自由能E為8.47 kJ/mol,表明吸附過程為化學(xué)離子交換。吸附符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,在50 min時(shí)達(dá)平衡,吸附機(jī)理主要是化學(xué)吸附或更強(qiáng)的表面絡(luò)合作用。同時(shí)U-N的平均鍵長(zhǎng)小于其他金屬離子與氮原子的平均鍵長(zhǎng),使得其更傾向于在其他共存離子存在時(shí)選擇性吸附鈾。采用三種不同解吸溶劑進(jìn)行解吸實(shí)驗(yàn)(HNO_3,HCl,Na_2CO_3),硝酸解吸效果最好,濃度為0.10 mol/L時(shí)解吸率即可達(dá)到90%,在基本不影響吸附率的情況下,材料可以重復(fù)使用12次。在20 min內(nèi)達(dá)到平衡,是一個(gè)快速平衡過程。鈾在β-CD/MAH-co-AO-co-MAH上的解吸是放熱過程。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X771;O647.3
【圖文】：

州大學(xué)碩士學(xué)位論文 功能化 β-環(huán)糊精高分子共聚物的合成及其對(duì)鈾、釷的吸附再狀結(jié)構(gòu)，交聯(lián)劑的作用是在線性分子之間產(chǎn)生化學(xué)鍵，使線性分子相互連接，成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，所以樣品比表面積增加。但是隨著 AN 比例的增加，交聯(lián)度增加材料變得更為緊密，使得樣品比表面積減小。表 2-2 不同投料比例樣品的比表面積測(cè)定Table 2-2 Determination of specific surface area for samples at different raw ratio ofmaterialsReaction rawmaterialsRatio of RawMaterialsSingle point surface areaat P/PO=0.300755832BET Surface Area(m2/g)β-CD 2.4588 2.8855β-CD:MAH:AN1:5:5 3.6160 4.15351:10:10 29.7295 30.71931:18:18 21.1607 21.40771:36:36 15.5680 15.98032.4.1.4 掃描電鏡

上表可以看出，改性后的 β-環(huán)糊精功面引入了羧基及肟基等官能團(tuán)。但隨著這是因?yàn)樵谛”壤龝r(shí)，三種原料通過交的增加，交聯(lián)度增加，材料結(jié)構(gòu)變得更結(jié)果與樣品表觀形態(tài)一致（圖 3-5）。面上的孔隙，同樣使得樣品的比表面表 3-4 樣品比表面積測(cè)定3-4 Determination of specific surface area forRatio of RawMaterialsBET Surface AreaSin2.4588 1:5:51:10:101:18:1823.3925 15.5680 3.9038 1:36:36 3.6021

圖 3-6 掃描電鏡圖 β-CD/MAH-co-AO-co-MAH(a); β-CD/MAH-co-AO-co-MAH 吸附鈾(b);β-CD/MAH-co-AO-co-MAH 吸附解吸鈾(c)Figure 3-6 SEM images of β-CD/MAH-co-AO-co-MAH (a); β-CD/MAH-co-AO-co-MAHadsorption of U(Ⅵ) (b); β-CD/MAH-co-AO-co-MAH desorption of U(Ⅵ) (c)3.4.1.5 X-射線衍射光譜圖由圖 2-7 中的曲線 a 可以看出，β-環(huán)糊精具有有許多小且尖的衍射峰，表明β-CD 的晶體結(jié)構(gòu)；而改性后的材料 X-射線衍射譜圖中僅存在一個(gè)寬的衍射峰，表明材料的無定形結(jié)構(gòu)。材料吸附鈾后，在 30o處出現(xiàn)新的衍射峰，而解吸后又恢復(fù)為一個(gè)寬泛的無定形結(jié)構(gòu)，表明材料結(jié)構(gòu)沒有遭到破壞，這與掃描電鏡表征所得的結(jié)果相一致。ab

【參考文獻(xiàn)】

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1 袁超;金征宇;王晨光;;改性環(huán)糊精及其應(yīng)用[J];糧食與油脂;2006年05期

2 吳之傳,陶庭先,汪學(xué)騫;偕胺肟纖維與Fe(Ⅲ),Co(Ⅱ),Ni(Ⅱ),Cd(Ⅱ),Hg(Ⅱ)配合物的紅外光譜研究[J];光譜學(xué)與光譜分析;2004年04期

3 陳民杰,張軍;聚烯烴接枝馬來酸酐作為增容劑的應(yīng)用[J];彈性體;2002年05期

4 袁國(guó)安;邱壽康;;輻射與危害的來源[J];世界采礦快報(bào);1990年02期

5 羅上庚;核廢物及其治理[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);1986年03期

6 韓建成,吳欣然,夏福興;水合氧化鈦對(duì)UO_2(ClO_4)_2吸鈾機(jī)理的研究[J];華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1982年02期

7 黃寶祥;;固體放射性廢物的處理和處置[J];核防護(hù);1975年01期

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1 劉忠義;唐謀生;;放射性廢物的來源及其安全管理[A];2011中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（第四卷）[C];2011年

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2 郭風(fēng);偕胺肟基介孔二氧化硅的合成及其對(duì)鈾的吸附性能研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2011年

3 范橋輝;放射性核素Eu（Ⅲ）、Th（Ⅳ）和重金屬離子Pb（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）在凹凸棒石上吸附研究[D];蘭州大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2749474