人类不断增长的能源需求导致核工业的快速发展,铀是核工业的重要原料,目前,铀的主要来源是成分为U3O8的铀矿石。然而,铀矿石在陆地上的储量有限,仅足以维持全球发电上百年。因此,铀的持续供给是保证核能持续发展的战略问题。海水中含有大量的铀,是陆地上的上千倍,足以保证持续发电数千年。另一方面,核工业的运行产生和累积了大量的含铀放射性废水。此外,核事故及铀在其他方面的应用也提高了放射性铀酰进入环境的风险。铀的半衰期在数百万年至数十亿年之间,是最常见的放射性污染物。由于其毒性和放射性,世界卫生组织（WHO）规定饮用水中铀浓度最大为30 μg/L。因此,努力发展用于海水及放射性废液中铀酰离子高效分离的新技术和新材料对于核能安全和人类健康都意义重大。目前,越来越多的研究开始关注铀酰离子的吸附分离,然而,海水及放射性废液中铀的浓度低导致较慢的吸附速率;介质中高盐度及共存离子会降低材料对铀酰离子的选择性;同时,海水的大量微生物会导致材料表面的生物黏附,材料吸附容量降低等,这些因素依然是铀酰离子高效分离所面临的巨大挑战。本论文拟围绕海水提铀及放射性废水中铀分离两个方面,针对海水及放射性废水的环境特征,设计并制备一系列基于功能聚合物的铀酰离子吸附剂,系统考察所制备吸附剂的物理结构、化学组成与吸附性能,探讨材料的构效关系,根据结果针对性地优化材料结构,同时研究吸附机理。本论文具体的研究如下:（1）抗生物黏附的胍基和肟基功能化无纺布用于高选择性海水提铀通过辐射接枝技术、开环反应和肟化反应把肟基和胍基配体修饰到聚丙烯无纺布上。吸附剂的成功制备通过一系列表征手段证实（XPS、FT-IR、FE-SEM、水接触角和EDX等）。批量吸附实验表明,吸附剂对铀的吸附能在4h内达到平衡,铀酰离子初始浓度为10～100 ppm时,朗格缪尔模型拟合得到最大吸附容量为120.5 mg/g。在真实海水中,相比其他竞争离子,功能化的聚丙烯无纺布对铀的选择性更高。抗生物黏附实验结果显示,由于胍基的修饰,所制备的功能化无纺布对大肠杆菌和金葡菌都具有优异的抗附着性能。此外,以KHCO3为洗脱剂,循环5次后,材料对铀酰离子的吸附容量没有降低。吸附机理研究表明,材料上的多个官能团如肟基、氨基、羰基都参与了铀酰离子的吸附。（2）抗生物黏附的共轭微孔聚合物用于超快及高选择性海水提铀通过1,3-二溴-5,5-二甲基乙内酰脲和1,3,5-三乙基苯的Sonogashira-Hagihara交叉偶联反应合成聚合物骨架,然后通过Click反应用肟基和羧基对聚合物骨架进行修饰。FT-IR、固态13C NMR、XPS、EDX、FE-SEM和TEM等表征证实了吸附剂的成功合成。吸附实验表明,在pH为8、298.15 K的条件下,5 min内可达到吸附平衡,铀酰离子初始浓度为10～100 ppm时,朗格缪尔模型拟合得到最大吸附量为197.6mg/g。由于正电荷、多孔结构和配体亲和力的共同作用,该吸附剂在铀溶液中和真实海水均显示出超快吸附速率,相对于其他离子,材料对铀酰具有出色的选择性。而且,该材料可以被简单地负载到商业滤膜上,从而提高实用性能。此外,材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌显示出显著的抗生物黏附性能,同时在低浓度的真实海水中表现出优异的铀吸附能力。XPS光谱表明,聚合物骨架中的乙内酰脲和肟/羧基配体均可有效结合铀。（3）温敏离子印迹磁性微球用于高盐低放废水中铀的选择性吸附及控制释放使用乙烯基磷酸和N-异丙基丙烯酰胺作为共聚单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和铀酰离子分别作为交联剂和模板离子,通过自由基聚合在Fe304磁性微球的表面合成离子印迹的微球。由于特定的识别位点,与未印迹磁性微球相比,印迹微球对铀酰离子有更好的选择性和耐盐性。此外,吸附平衡可以在10 min内达到,铀酰离子初始浓度为10～100 ppm时,在298.15 K和305.15 K条件下,朗格缪尔模型拟合得到最大吸附容量分别为122.7 mg/g和231.5 mg/g。重要的是,离子印迹聚合物可通过在高于最低临界溶解温度（LCST）下的收缩,轻松实现高效洗脱,这可以避免使用大量洗脱液而引起的二次污染。另外,吸附剂的磁性可使材料在外加磁场下进行快速分离,大大提高其实用性能。XPS光谱研究表明,除了被材料表面的膦酸和N-异丙基丙烯酰胺络合外,六价铀还可以被Fe3O4表面的Fe2+部分还原。这项工作报告了一种从低放废液中回收铀的策略,该方法具有快速吸附速率和高选择性,并通过吸附剂的温度响应和磁性解决了脱附和可重复使用的挑战。（4）共价有机框架功能电极用于放射性废水中UO22+和ReO4-的快速大容量电吸附羧基功能化的COFs（COF-1）和阳离子化COFs（COF-2）分别被负载到阴极和阳极表面,电场将驱动UO22+和ReO4-（TcO4-的非放射性替代物）迁移并被功能化电极吸附,从而实现低放废水中放射性阳离子和阴离子同时去除。由于电吸附过程中强大的电驱动力可以促使离子快速向电极材料内部的迁移,从而使吸附材料的活性位点可以被充分利用。电吸附法得到的最大吸附容量分别高达411.5 mg U/g COF-1和984.4 mg Re/g COF-2,分别是两个吸附剂使用物理化学吸附得到的最大吸附容量的2.5倍和2.1倍,吸附平衡时间从2 h缩短到30 min以内。另外,可以使用1 mol/L的HNO3作为洗脱剂实现高效洗脱,5次吸-脱附循环后仍然保持较高的吸附效率,大大提高其实用性能。XPS研究发现,大量目标离子与吸附剂结合,并且U（Ⅵ）与COF-1上的羧基之间形成共价键,Re（Ⅶ）通过离子交换作用与阳离子化COF-2结合。这项工作报告了一种从低放废液中同时回收铀和锝的新策略,可以扩展到对废水中其他放射性离子的同时高效去除,从而实现废水的深度净化。