海藻酸钠基复合凝胶珠的构建及其铀吸附性能研究

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铀是核电产业以及核技术应用领域的重要原料,与此同时,铀还是一种具有放射性、动态生物毒性和化学毒性的金属。大量的含铀废水产生于铀的开采冶炼、核能的利用和相关科学研究,为了生态环境不被污染以及人类健康不被威胁,对含铀水环境进行无害化治理以及对铀分离回收再利用具有重要意义。吸附是富集分离废水和海水中U(VI)的有效方法,其研究重点是制备出对铀吸附容量高、可循环利用以及无二次污染的吸附材料。海藻酸钠水凝胶富含羧基和羟基,具有亲水特性且易于固液分离。因此,以具有一定的黏附性且可以在极其温和的条件下快速形成凝胶的海藻酸钠为基底,结合其他材料的独特性质构建的新型复合吸附剂有望作为一种环境友好材料应用于含铀废水处理。本文第2章,将海藻酸钠与对铀选择性能好的偕胺肟化的聚丙烯腈通过简单混合的方法制备出偕胺肟聚丙烯腈/海藻酸钠复合凝胶珠(PSH)。通过批量的单因素试验,系统考察了初始p H值、初始铀浓度、接触时间、吸附剂剂量和温度对吸附效果的影响。相关结果表明,PSH对水溶液中U(VI)表现出较高的选择性吸附能力,最大吸附容量可达133.33 mg g-1。PSH不仅易于从水溶液中分离,而且具有良好的再生能力。PSH对U(VI)的吸附动力学研究符合准二级模型、等温吸附模型符合Langmuir模型,表明PSH对U(VI)的吸附过程以化学吸附为主,呈单分子层吸附。本文第3章,通过溶剂热法制备HKUST-1与g-C3N4杂化结构后与海藻酸钠构建复合水凝胶珠材料(HCS)作为从水溶液中捕获U(VI)的高效吸附剂。系统研究了材料比例、p H、牺牲剂、铀溶液初始浓度以及固液比等条件对HCS铀吸附性能的影响。相关结果表明,HC1S对水溶液中U(VI)的去除是通过吸附以及光催化还原共同作用,该材料易于从水溶液中分离、反应过程可以不加入牺牲剂、最大铀去除量可达574.78 mg g-1。本研究以海藻酸钠为基底制备的两种复合材料PSH与HC1S,PSH结合了偕胺肟基表现出对铀的选择吸附性能、HC1S结合了HKUST-1与g-C3N4杂化材料对铀的吸附还原性能。本研究展示了一种易于固液分离,机械性能和稳定性良好,对环境友好的新型铀吸附复合材料制备方法和思路,为深度治理放射性废水及选择性回收核素提供理论技术基础和新思路。
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