核能是世界能源供应的三大支柱之一,能够规模化、稳定提供能源。发展核电不仅是解决社会发展与能源短缺矛盾的有效途径,而且能有效实现二氧化碳及化石污染物减排,实现低碳发展。然而,核燃料循环和铀矿开采等会伴随大量的放射性核素产生,这些核素一旦泄漏到环境中,会对地表和地下环境造成长期的威胁。在核燃料循环中,铀占其总量约为98%;其他一些长寿命放射性镧系和锕系核素对整个生物圈也构成长期危害,其中铕由于结构与三价镧系和锕系元素相似,常被用于代替其用于各项研究。因此,高效快速的吸附铀和铕具有重要的战略意义。硫元素对很多重金属具有很强的结合能力,层状硫化物在快速吸附铀以及其它重金属方面取得了很大的研究进展。本文拟利用聚合物接枝改性片层二硫化钼用于水溶液中铀和铕的高效吸附。本论文的具体研究如下:(1)偕胺肟化聚乙烯基咪唑改性片层二硫化钼用于水溶液中碳酸铀酰的吸附首先合成末端为三硫代酯的偕胺肟化聚乙烯基咪唑,丁基锂插层剥离制备片层二硫化钼。二者混合后用正丁胺将聚合物末端三硫代酯氨解成巯基,进一步与片层二硫化钼上的空位缺陷以硫-硫键结合。透射电镜表征证明材料的二维结构,FT-IR和XPS表征证明材料的成功制备。通过热重计算出聚合物接枝量可高达53.7%。研究了吸附剂用量、接触时间、共存离子、盐度以及铀酰离子初始浓度等对偕胺肟化聚乙烯基咪唑改性片层二硫化钼吸附性能的影响。聚合物接枝量越大,吸附容量越大。吸附在30 s内达到平衡,遵循二级动力学模型,是化学吸附主导的过程。在pH 8.0和298.15 K条件下朗格缪尔拟合最大吸附容量为348.4mg/g。材料再生五次后仍有较高的循环效率。因此,这种偕胺肟化聚乙烯基咪唑改性的片层二硫化钼在高效富集铀酰离子方面具有潜在的应用价值。(2)4-乙烯基苄基膦酸二乙酯与马来酸酐共聚物改性片层二硫化钼用于铀和铕的吸附首先合成4-乙烯基苄基膦酸二乙酯单体,和马来酸酐通过活性/可控聚合制备末端为三硫代酯的共聚物,核磁表征证明聚合物的成功合成。进一步与剥离后的片层二硫化钼混合氨解接枝改性。通过FT-IR、XPS等表征证明材料的成功制备,热重分析得到聚合物接枝量为27.3%。研究pH值、接触时间、铀和铕的初始浓度、循环再生对吸附性能的影响,并使用XPS技术对吸附剂的吸附机理进行探索。pH 4.0时,吸附剂对铀和铕表现出最好的吸附性能。吸附过程均符合二级动力学模型,是化学吸附主导的过程。朗格缪尔拟合出吸附剂对铀的最大吸附容量达到448.4 mg/g,对铕的最大吸附容量为171.2 mg/g。材料经过5次循环后仍有较高的循环效率和化学稳定性。进一步使用XPS技术对聚合物改性前后的二硫化钼吸附机理进行研究。结果表明两种材料中的硫元素均参与了铀和铕的化学吸附过程;聚合物改性片层二硫化钼的O=C-O和P-O也同时参与了该吸附过程。这种吸附速率快且容量大的聚合物改性二硫化钼吸附剂在放射性废水和核应急等领域具有潜在应用价值。