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铀是核反应堆的主要燃料。核燃料循环前端会产生碱性废水,其中铀主要以碳酸铀酰阴离子的形式存在,去除废水中的放射性元素铀,会减少对生物及人类造成的长期放射性危害,同时也可以节约铀资源。多孔芳香骨架(PAF)材料具有较强的全碳骨架、高比表面积以及水稳定性和化学稳定性,可做为一种很好的基体材料,在恶劣环境中使用。PPN-6是多孔芳香骨架材料的一种,通过与其骨架上苯环的化学反应可将离子液体固定在PPN-6上制备成负载型固体离子液体(SILs),将它做为阴离子交换树脂用于碱性含铀废水中铀的分离。本文将两种季磷盐和两种季铵盐固定在多孔芳香骨架材料上,形成了四种离子液功能化的材料,并用于碱性溶液中铀的吸附。为了探索季磷盐上碳链的长短对铀吸附性能的影响,分别用三乙基膦和三丁基膦合成了功能化材料P-C2和P-C4。另外用三乙胺和丁二胺合成了功能化材料N-C2和N2-C4,丁二胺合成的功能化离子液,增加了反应位点,并起到了对材料交联的作用。采用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜、X射线能谱和N2吸附与解吸等手段对四种材料的结构进行了表征,并分别研究了四种材料对[UO2(CO3)3]4-离子的吸附性能。P-C4、P-C2、N2-C4和N-C2四种材料中,P-C4与P-C2对铀的吸附性能很好,最大交换容量都在670 mg/g左右,碳链的长短对铀吸附性能没有太大的影响。N2-C4和N-C2的最大交换容量分别是360 mg/g和140 mg/g,可见N2-C4和N-C2对铀的吸附性能不如P-C4和P-C2,原因是两类材料吸附机理不同。N2-C4的吸附性能高于N-C2,说明用丁二胺交联后,功能化离子液的吸附位点的密度增大了,并从SEM图中可看出,交联后的功能化材料的粒径比未交联的材料的粒径增大了。通过对四种材料吸附铀的平衡时间的探索,发现两种季磷盐4个小时达到平衡,三乙胺功能化的材料20分钟达到平衡,丁二胺功能化的材料1个小时达到平衡;并对它们的吸附动力学数据进行拟合,四种材料的吸附都符合假二级动力学模型,揭示了吸附过程为化学吸附,并通过元素分析证实,这一过程是离子交换过程,即[UO2(CO3)3]4-离子将材料中的Cl-交换出来了。多种不同浓度的盐与[UO2(CO3)3]4-离子共存时,季磷盐功能化材料能有效地捕获[UO2(CO3)3]4-离子,其离子选择性能比季铵盐功能化的材料好。这四种吸铀后的材料均能较容易地用稀HCl洗脱出来,原因是[UO2(CO3)3]4-会与HCl反应生成UO22+,被从材料上洗脱下来,Cl-重新被交换上去,达到解吸和再生的目的。这些优点使季磷盐功能化离子液成为从碱性溶液中分离铀的很有前景的材料。