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铀(VI)不仅是核能工业发展所必须的核燃料,更是废水中放射性污染的主要来源之一。因而,不管是从核能可持续发展角度、生态环境保护以及人类健康方面出发,在放射性U(VI)被排放到环境之前对其进行去除是非常重要的。吸附法因具有低成本、高效、易于操作以及适用性广等优点,成为核素离子分离和富集的最有效方法。新型高效吸附剂的开发和利用关系到吸附法在实际应用中成功与否。改性氨基化材料已成为近年来对溶液中的U(VI)进行分离富集的研究热点。与传统湿化学方法相比,低温等离子体法可以直接将目标官能团修饰在材料表面而不会破坏材料本身结构,几乎所有的固体材料都可以通过等离子体处理来修饰,其具有高效、方便、环境友好、清洁无污染等优点。本论文通过低温等离子体法将氨基官能团改性到常见纳米材料表面,得到如下几种改性的复合材料,并通过一步合成法,室温下成功制备了一种新型2D MOFs纳米片。通过批量静态实验,研究了等离子体改性材料以及2D MOFs纳米片对废水中U(VI)的去除性能,同时,利用微观分析技术深入探究了 U(VI)在所得复合材料上的吸附机理:(1)低温等离子体法改性碳材料以廉价碳材料(石墨(FG)以及碳纳米管(MWCNTs))为基底物质,磷酸乙醇胺(O-PEA)为氨基(-NH2)官能团来源,通过低温等离子体方法对其表面进行官能团修饰,考察等离子体处理时间以及水溶液环境如pH值、离子强度、温度、时间等对所合成材料吸U(VI)性能的影响。结果表明,改性后的样品对U(VI)的吸附性能大大提高,并且,随着等离子体处理时间的增加,样品对U(VI)的吸附性能也随之提高。此外,U(VI)在改性碳材料上的吸附受溶液pH值影响显著,与离子强度关系不大。根据线性相关系数R2值,准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型对U(VI)在两种改性碳材料上的吸附拟合结果较好。根据Langmuir模型拟合结果,U(VI)在改性FG和MWCNTs上的最大吸附容量(Qmax)分别为140.68 mg·g-1和80.4 mg·g-1。与同类型碳材料相比,改性碳材料对U(VI)的吸附容量相对处于优势位置。此外,U(VI)在改性FG上的吸附为吸热反应,而在改性MWCNTs上的吸附为放热反应。改性碳材料对U(Ⅵ)快速高效的吸附性能表明低温等离子体在改性纳米材料并有效用于U(Ⅵ)的吸附处理方面有着很好的应用前景。(2)低温等离子体法改性Fe304纳米粒子虽然改性后的两种碳材料,其对U(Ⅵ)的吸附性能得到明显提升,然而需要通过离心分离方法将其水体中分离出来,操作复杂。为此,我们通过溶剂热法合成了磁性Fe3O4纳米颗粒,并以此为基底材料,同样以O-PEA为-NH2官能团来源,考察低温等离子体处理时间,对反应物结构、行貌以及U(Ⅵ)吸附性能的影响。此外,我们还考察了水溶液环境对所合成材料去除U(Ⅵ)的影响因素。结果表明,延长等离子体处理的时间,样品团聚越明显,且样品对U(Ⅵ)的吸附性能也随之提高。此外,U(Ⅵ)在改性碳材料上的吸附受溶液pH值影响显著,与离子强度关系不大。同样地,U(Ⅵ)在改性Fe3O4材料上的吸附也符合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型。在pH = 6.0 ±0.1和T = 333 K时,改性样品对U(Ⅵ)的最大吸附量为228.17 mg·g-1,这比其他磁性材料吸附U(Ⅵ)的最大值要高,再次表明等离子体方法在改性材料以及提高材料吸附性能方面具有巨大的应用潜能。此外,根据XPS分析,在吸附过程中U(Ⅵ)可以与Fe3O4表面的-OH、-NH2和磷酸官能团的发生表面络合反应,此即为U(Ⅵ)在改性Fe3O4表面的去除机理。由于绿色环保的改性方法,快速高效的吸附性能,以及简单快捷的磁分离方法,使得改性Fe3O4纳米粒子在实际水体中吸附处理U(Ⅵ)方面具有广阔的应用前景。(3)一步法合成2DMOFs纳米片虽然改性后的碳材料以及磁性Fe3O4对U(Ⅵ)的吸附性能都有显著提升,然而其吸附容量与同类吸附材料相比,仍处于中间位置。因此探索新的材料,并有效用于水体中U(Ⅵ)的吸附处理,从处理材料的角度进行探索研究是可能的一种新方法。因此,本论文还通过一步合成法,在室温下成功制备了一种新型2D MOFs纳米片。而且,用此种合成方法可以实现2D MOFs纳米片的宏量合成。研究了甲醇/水(MeOH/H2O)的溶剂组成条件对反应物结构、行貌以及U(Ⅵ)吸附性能的影响。结果表明,随着MeOH/H2O体积比降低,产物尺寸逐渐增加。此外,所得2D MOFs材料对U(Ⅵ)显示了优异的吸附性能。吸附等温线符合Langmuir吸附模型,并且在pH = 6.0 ± 0.1和T = 293 K时,样品对U(Ⅵ)的最大吸附量可达591.79 mg·g-1。这与其他MOFs材料相比,其对U(Ⅵ)吸附性能是比较优异的,且合成方法简单,绿色环保,再次表明该MOFs材料在吸附U(Ⅵ)方面具有巨大的应用潜能。同样地,根据XPS分析,在吸附过程中U(Ⅵ)可与MOFs材料表面-OH和C-N的发生表面络合反应,此即为U(Ⅵ)在MOFs材料表面的去除机理。