本文關鍵詞：若干低濃度無機離子的富集與檢測過程研究

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【摘要】：六氟化鈾是核原料生產(chǎn)過程中的重要中間體,也是目前唯一可以用于氣體離心分離提取235U的鈾化合物。在六氟化鈾生產(chǎn)、儲運及離心分離235U的過程中,不可避免的會產(chǎn)生含有少量的六氯化鈾、氟化氫的尾氣。如何直接回收這些低濃度鈾,并使回收后的溶液達到排放標準,一直是中核集團的一個技術難題。另外,鈾通常與鐵、鋁、鋅、氟等無機離子共生,且通常采用的核燃料棒也是U-Al合金。因此,如何快速、便捷地檢測上述微量組分,也是核工業(yè)中的一大難題。本論文重點針對六氟化鈾碳酸鈉堿吸收液中,低濃度鈾的富集、回收處理問題進行研究。并在回收鈾的基礎上,發(fā)展、建立了在鈾分離領域,幾種常見無機離子的熒光檢測方法。具體內容如下：第一章緒論部分,主要介紹了鈾及其化合物的性質,綜述了鈾的富集回收方法和機理,以及相關離子的檢測方法,并提出了解決方法和設計思路。第二章設計合成了兩種廉價易得的聚苯乙烯馬來酸酐胺解產(chǎn)物：聚苯乙烯馬來酸酐/環(huán)己胺樹脂(PSMA/CHA)和聚苯乙烯馬來酸酐/鄰苯二胺樹脂(PSMA/OPDA)。在酸化后的六氟化鈾堿吸收液廢液中,應用PSMA/CHA進行鈾的富集、回收。通過研究pH、樹脂用量、溫度、時間等影響因素,確定了這兩種樹脂對鈾酰離子的最佳吸附條件。同時,我們研究了小分子1-亞硝基-2-萘酚對鈾的配位條件,成功地將其直接應用于六氟化鈾堿吸收液廢液中,進行低濃度碳酸鈾酰的富集回收。該方法的處理效果達到了廢液排放標準,在核工業(yè)中低濃度的鈾富集方面,具有重要的科學及應用價值。第三章在富集六氟化鈾中鈾的基礎上,設計合成了兩種能夠檢測低濃度氟離子的基于羥苯基苯并噻唑(HBT)的熒光探針L1H和L2H。含有羥基的L1H合成過程簡單,在檢測氟離子時表現(xiàn)出了比率型光譜性質,可用于微量氟離子的檢測。而在羥基的鄰位接枝醛基形成L2H后,能夠顯著提高對氟離子的選擇性檢測。光譜研究表明這兩種熒光探針都是通過氫鍵形成與質子離去這兩個過程,實現(xiàn)了對氟離子的檢測。核磁滴定和DFT計算模擬L2H與氟離子的結合方式對該機理進行了證明。第四章以HBT為熒光基團,通過2-氨基苯酚與L2H縮合反應合成希夫堿熒光探針L3。熒光探針L3可以分別在有機溶劑和水溶液中檢測鋁離子。所有相關金屬離子中,只有鋁離子能高選擇性地引起探針L3的熒光變化。利用核磁滴定、紅外光譜以及DFT計算證明L3與鋁離子的配位模式,并詳細論證了其與鋁離子的相互作用。第五章設計合成了可以高選擇性地檢測低濃度鋅離子的熒光探針L4。針對熒光探針L3在檢測鋁離子的過程中鋅離子干擾的狀況,我們將苯胺替代2-氨基苯酚,改變了熒光探針的結構,選擇性地識別鋅離子。通過光譜研究和DFT計算得到了熒光探針L4與鋅離子的配位模式。第六章主要是設計合成了以2-(2-羥基苯基)苯并噻唑為熒光基團用于檢測鐵離子的熒光探針L5。紫外吸收光譜與熒光發(fā)射光譜證明,相較于其它相應的金屬離子,L5在乙腈溶液中對鐵離子有較高的選擇性和靈敏度。通過核磁滴定實驗和紅外光譜研究,證明了熒光探針L5與鐵離子的配位模式。
【關鍵詞】：鈾酰/碳酸鈾酰離子 富集 螫合配體 氟離子 熒光探針檢測
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ136.2;O652
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-12
• 第一章 緒論12-44
• 1.1 鈾元素的富集12-24
• 1.1.1 鈾的概況12-15
• 1.1.2 常用的鈾富集方法15-19
• 1.1.3 螯合樹脂概述19
• 1.1.4 螯合樹脂的影響因素19-21
• 1.1.5 螯合樹脂在鈾分離富集方面的應用研究21-24
• 1.1.6 小分子化合物在鈾的分離方面的應用前景24
• 1.2 分子熒光探針對低濃度離子的檢測24-26
• 1.2.1 分子熒光探針的基本概念24-25
• 1.2.2 分子熒光探針的主要類型25
• 1.2.3 羥基苯基苯并噻唑(HBT)的機理25-26
• 1.3 小分子氟離子熒光探針的研究現(xiàn)狀26-30
• 1.4 鋁離子熒光探針的研究現(xiàn)狀30-31
• 1.5 鋅離子熒光探針的研究現(xiàn)狀31-33
• 1.6 鐵離子熒光探針的研究現(xiàn)狀33-34
• 1.7 本論文主要研究工作34-36
• 參考文獻36-44
• 第二章 聚苯乙烯馬來酸酐改性樹脂及1-亞硝基-2-萘酚對低濃度鈾的富集44-65
• 2.1 引言44-45
• 2.2 實驗部分45-50
• 2.2.1 實驗試劑45
• 2.2.2 實驗儀器45-46
• 2.2.3 聚苯乙烯馬來酸酐(PSMA)的合成46
• 2.2.4 聚苯乙烯馬來酸酐/環(huán)己胺(PSMA/CHA)的合成46
• 2.2.5 聚苯乙烯馬來酸酐/鄰苯二胺(PSMA/OPDA)的合成46-47
• 2.2.6 鈾酰配合物的合成47
• 2.2.7 PSMA、PSMA/CHA和PSMA/OPDA的組成分析47
• 2.2.8 PSMA、PSMA/CHA的紅外光譜分析47-48
• 2.2.9 PSMA、PSMA/OPDA的紅外光譜分析48
• 2.2.10 鈾酰離子回收率的計算48-49
• 2.2.11 標準曲線的繪制49
• 2.2.12 最佳吸附條件的確定49-50
• 2.3 結果與討論50-62
• 2.3.1 pH值對PSMA/CHA富集鈾的影響50-51
• 2.3.2 樹脂用量PSMA/CHA富集鈾的影響51
• 2.3.3 溫度及鈾濃度對PSMA/CHA富集鈾的影響51-52
• 2.3.4 時間對PSMA/CHA富集鈾的影響52
• 2.3.5 pH值對PSMA/OPDA富集鈾的影響52-53
• 2.3.6 樹脂用量對PSMA/OPDA富集鈾的影響53
• 2.3.7 溫度與時間對PSMA/OPDA富集鈾的影響53-54
• 2.3.8 PSMA/CHA在六氟化鈾廢液中富集鈾的應用研究54-55
• 2.3.9 利用1-亞硝基-2-萘酚直接處理六氟化鈾堿吸收液的研究55-58
• 2.3.10 pH對1-亞硝基-2-萘酚富集鈾的影響58-59
• 2.3.11 1-亞硝基-2-萘酚用量對富集鈾的影響59-60
• 2.3.12 溫度和時間對1-亞硝基-2-萘酚富集鈾的影響60
• 2.3.13 1-亞硝基-2-萘酚富集鈾的動力學研究60-61
• 2.3.14 1-亞硝基-2-萘酚對低濃度鈾的富集影響61-62
• 2.4 小結62-63
• 參考文獻63-65
• 第三章 一種低濃度氟離子熒光探針的設計合成與測試65-81
• 3.1 引言65-67
• 3.2 實驗部分67-68
• 3.2.1 實驗試劑67
• 3.2.2 實驗儀器67
• 3.2.3 L~1H的合成與表征67
• 3.2.4 L~2H的合成及表征67-68
• 3.2.5 紫外吸收光譜及熒光發(fā)射光譜測定68
• 3.2.6 DFT理論計算研究68
• 3.3 結果與討論68-76
• 3.3.1 L~1H的紫外吸收光譜及熒光發(fā)射光譜研究68-70
• 3.3.2 L~2H的紫外吸收光譜與熒光發(fā)射光譜研究70-73
• 3.3.3 L~2H的核磁滴定研究73-75
• 3.3.4 L~2H的DFT理論計算研究75-76
• 3.4 小結76-77
• 參考文獻77-81
• 第四章 一種新型鋁離子熒光探針的設計合成與測試81-96
• 4.1 引言81-82
• 4.2 實驗試劑與儀器82-83
• 4.2.1 實驗試劑82
• 4.2.2 實驗儀器82
• 4.2.3 L~3的合成及表征82-83
• 4.2.4 實驗方法83
• 4.3 結果與討論83-91
• 4.3.1 L~3與各金屬離子的定性熒光分析83-84
• 4.3.2 L~3與Al~(3+)紫外吸收光譜與熒光發(fā)射光譜84-85
• 4.3.3 表觀解離常數(shù)和檢測限85-87
• 4.3.4 L~3對Al~(3+)的選擇性87
• 4.3.5 L~3與Al~(3+)的配位模式87-89
• 4.3.6 L~3與Al~(3+)的DFT計算89-90
• 4.3.7 L~3與Al~(3+)在水溶液中的熒光性質90-91
• 4.4 本章小結91-92
• 參考文獻92-96
• 第五章 一種鋅離子熒光探針的設計合成與測試96-110
• 5.1 引言96-97
• 5.2實驗部分97-98
• 5.2.1 藥品97
• 5.2.2 儀器與設備97
• 5.2.3 實驗方法97
• 5.2.4 L~4的合成與表征97-98
• 5.3 結果與討論98-106
• 5.3.1 定性分析98
• 5.3.2 紫外和熒光光譜分析98-102
• 5.3.3 DFT計算102-103
• 5.3.4 L~4對鋅離子可逆識別研究103-104
• 5.3.5 L~4與鋅離子在水溶液中的識別研究104-106
• 5.4 小結106-107
• 參考文獻107-110
• 第六章 一種鐵離子(Ⅲ)熒光探針的設計合成與測試110-126
• 6.1 引言110
• 6.2 實驗試劑與儀器110-113
• 6.2.1 實驗試劑110-111
• 6.2.2 實驗儀器111
• 6.2.3 L~5的合成及表征111-113
• 6.3 結果與討論113-121
• 6.3.1 定性分析113
• 6.3.2 紫外吸收光譜113-114
• 6.3.3 熒光發(fā)射光譜114-115
• 6.3.4 Job曲線115-116
• 6.3.5 核磁滴定實驗116-118
• 6.3.6 紅外光譜118
• 6.3.7 表觀解離常數(shù)K_d及檢測限118-119
• 6.3.8 離子選擇性實驗及競爭實驗119-120
• 6.3.9 混合溶劑中L~5與Fe~(3+)的熒光性質120-121
• 6.4 本章小結121-122
• 參考文獻122-126
• 附圖126-140
• 在學期間的研究成果140-141
• 致謝141

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李慶新;含鈾鉛鋅多金屬硫化礦的無氰浮選工藝研究[J];鈾礦冶;1988年03期

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本文編號：981213