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核能是一种重要的清洁能源,它的保障不仅关乎国家经济的发展,也对环境保护具有重大意义。铀是主要的核燃料,在海水中蕴含丰富,因此开展海水提铀具有重大战略意义。目前海水提铀中应用最为广泛的是吸附法,它具有易于开展,成本经济的特点,但设计一种高效的海水提铀吸附剂仍面临着挑战。丝瓜络是一种天然纤维,由于具有环保、经济的特性,被广泛应用于吸附领域。本文以丝瓜络为基材,制备了磷酸功能化丝瓜络(P-LC)、肟化丝瓜络单宁酸复合材料(TOLC)、氨基季铵盐功能化丝瓜络(NELC)三种功能化改性丝瓜络吸附材料。
利用酯化反应得到D-LC(油酸化丝瓜络),再将之与磷酸盐反应,使磷酸根接枝在丝瓜络表面,得到P-LC吸附材料。吸附结果表明磷酸根官能团的引入极大地增加了材料的吸附容量,相较于未改性的丝瓜络,P-LC的饱和吸附容量可达506.5mg?g-1,是未改性丝瓜络的3倍,并表现出更快的吸附速率,吸附饱和所需的时间由未改性的90min缩减至45min,仅为未改性材料的1/2。该材料动力学符合准二级动力学模型,等温线模型符合Langmuir等温模型,吸附过程是单层化学吸附。经过5次循环吸-脱附后,该材料仍对铀酰离子有较高去除率,在模拟海水实验中也展现出了良好的吸附性能。
利用高碘酸钠对丝瓜络进行选择性氧化,以及席夫碱反应将肟官能团接枝在丝瓜络表面得到POLC(肟化丝瓜络),再与单宁酸复合得到TOLC复合材料。肟官能团的引入极大地提升了材料对铀酰离子的选择性,单宁酸上大量的酚羟基则提高了材料的吸附容量。该材料符合Langmuir模型及准二级动力学模型,吸附过程主要是单层化学吸附。该材料的饱和吸附容量可达666.7mg?g-1,并且对铀酰离子具有优异的选择性。经过5次循环吸-脱附试验后,该材料对铀酰离子的吸附能力没有明显降低,且在模拟海水实验中对铀酰离子仍具有高吸附效率。
利用氧化反应及席夫碱反应在丝瓜络表面引入胺基官能团,再利用环氧开环反应引入季铵盐,制备得到吸附剂NELC。胺基及季铵盐的引入增强了丝瓜络的亲水性,并提高了材料的吸附容量和吸附选择性。该材料符合Langmuir模型及准二级动力学模型,为单层化学吸附,饱和吸附容量为524.5mg?g-1。模拟海水实验表明该材料对铀酰离子有较高的去除效率。在抗菌实验中,NELC有效抑制了大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长,表现出了一定的抗菌能力。
利用酯化反应得到D-LC(油酸化丝瓜络),再将之与磷酸盐反应,使磷酸根接枝在丝瓜络表面,得到P-LC吸附材料。吸附结果表明磷酸根官能团的引入极大地增加了材料的吸附容量,相较于未改性的丝瓜络,P-LC的饱和吸附容量可达506.5mg?g-1,是未改性丝瓜络的3倍,并表现出更快的吸附速率,吸附饱和所需的时间由未改性的90min缩减至45min,仅为未改性材料的1/2。该材料动力学符合准二级动力学模型,等温线模型符合Langmuir等温模型,吸附过程是单层化学吸附。经过5次循环吸-脱附后,该材料仍对铀酰离子有较高去除率,在模拟海水实验中也展现出了良好的吸附性能。
利用高碘酸钠对丝瓜络进行选择性氧化,以及席夫碱反应将肟官能团接枝在丝瓜络表面得到POLC(肟化丝瓜络),再与单宁酸复合得到TOLC复合材料。肟官能团的引入极大地提升了材料对铀酰离子的选择性,单宁酸上大量的酚羟基则提高了材料的吸附容量。该材料符合Langmuir模型及准二级动力学模型,吸附过程主要是单层化学吸附。该材料的饱和吸附容量可达666.7mg?g-1,并且对铀酰离子具有优异的选择性。经过5次循环吸-脱附试验后,该材料对铀酰离子的吸附能力没有明显降低,且在模拟海水实验中对铀酰离子仍具有高吸附效率。
利用氧化反应及席夫碱反应在丝瓜络表面引入胺基官能团,再利用环氧开环反应引入季铵盐,制备得到吸附剂NELC。胺基及季铵盐的引入增强了丝瓜络的亲水性,并提高了材料的吸附容量和吸附选择性。该材料符合Langmuir模型及准二级动力学模型,为单层化学吸附,饱和吸附容量为524.5mg?g-1。模拟海水实验表明该材料对铀酰离子有较高的去除效率。在抗菌实验中,NELC有效抑制了大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长,表现出了一定的抗菌能力。