聚丙烯酸酯复合吸油材料制备及模拟放射性废液处理

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放射性有机废液不仅会恶化生态环境,还会危害人类生命健康。聚丙烯酸酯吸油材料因其价格低廉、吸油性能好、吸油范围广等优点可以有效地处理放射性有机废液,引起了研究者的广泛关注。本文以苯乙烯(St)及丙烯酸异辛酯(2-EHA)为单体,通过悬浮聚合法合成了一系列聚丙烯酸酯类吸油树脂。通过FTIR、SEM、TG-DTA分析了吸油树脂的结构、形貌和热稳定性。并以核工业中常见的磷酸三丁酯(TBP)、煤油、30%磷酸三丁酯-煤油(TBP/OK)为样品液体,考察了吸油树脂的吸油率、保油率、吸附动力学、可再生性和对有机液体的吸收能力等性能指标。主要研究结果如下:(1)以St及2-EHA为单体,聚乙烯醇(PVA)为分散剂,过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,二乙烯基苯(DVB)为交联剂制备了吸油树脂P(St/2-EHA)。以优化吸油树脂P(St/2-EHA)的吸油性能为目的,确定了最佳合成条件:W/O=5:1,PVA=1.5 wt%,BPO=1.0 wt%。在此制备条件下对TBP、煤油、30%TBP/OK的饱和吸油率为7.95 g/g、5.04 g/g、6.58 g/g;保油率均在93%以上;整个吸油过程更符合准二次动力学模型;树脂再生5次后,树脂仍具有较高的吸油性能;树脂对其他有机液体的吸收差异较大,其中对芳香烃化合物吸收效果最好。(2)在传统丙烯酸酯吸油树脂聚合体系中引入致孔剂制备了多孔型吸油树脂。以优化多孔型吸油树脂的吸油性能为目的,确定了最佳致孔剂为乙酸乙酯,乙酸乙酯的最佳用量为20 wt%。在此制备条件下多孔型吸油树脂对TBP、煤油、30%TBP/OK的饱和吸油率为10.04 g/g、5.81 g/g、8.34 g/g;保油率均在92%以上;整个吸油过程更符合准二次动力学模型;经5次再生后多孔型吸油树脂对TBP、煤油、30%TBP/OK的饱和吸油率仍可达第一次使用时84.46%、79.86%、81.29%;对其他有机液体的吸收相比于原树脂均有明显提升。(3)在传统丙烯酸酯吸油树脂聚合体系中引入KH-570改性的生物炭制备了改性生物炭复合吸油树脂。以优化改性生物炭复合树脂的吸油性能为目的,确定了改性活性炭的最佳用量为2 wt%。在此制备条件下复合树脂对TBP、煤油、30%TBP/OK的饱和吸油率为8.08 g/g、5.22 g/g、6.89 g/g;保油率均在91%以上;整个吸油过程更符合准二次动力学模型;经5次再生后复合树脂对三种有机液体的饱和吸油率仍可达第一次使用时86.51%、85.44%、86.21%;复合树脂对其他有机液体的吸收相比于原树脂均有明显提升。(4)在传统丙烯酸酯吸油树脂聚合体系中引入KH-570改性的Fe3O4制备了改性Fe3O4复合吸油树脂。以优化改性Fe3O4复合树脂的吸油性能为目的,确定了改性Fe3O4的最佳用量为4 wt%。在此制备条件下复合吸油树脂对TBP、煤油、30%TBP/OK的饱和吸油率为8.48 g/g、5.31 g/g、6.98 g/g;保油率均在95%以上;整个吸油过程更符合准二次动力学模型;经5次再生后,改性Fe3O4复合树脂对三种有机液体的饱和吸油率仍可达第一次使用时92.45%、88.89%、92.98%;复合树脂对其他有机液体的吸收相比于原树脂均有明显提升。(5)在传统丙烯酸酯吸油树脂聚合体系中引入KH-570改性的凹凸棒土制备了改性凹凸棒土复合吸油树脂。以优化改性凹凸棒土复合树脂的吸油性能为目的,确定了改性凹凸棒土的最佳用量为3 wt%。在此制备条件下复合树脂对TBP、煤油、30%TBP/OK的饱和吸油率为9.39 g/g、5.43 g/g、7.09 g/g;保油率均在96%以上;整个吸油过程更符合准二次动力学模型;经5次再生后复合树脂对三种有机液体的饱和吸油率仍可达第一次使用时89.46%、90.06%、89.56%;复合树脂对其他有机液体的吸收相比于原树脂均有明显提升。
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