多孔材料制备及其对碘吸附性能研究

来源 :青海师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:catva
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众所周知,核能会产生放射性污染物,会导致环境污染风险显著提高。因此,对核废料需要进行慎重的管理和处置。在放射性核废料中,129I和131I作为碘的两种同位素,是重要且危险的,因此更需要谨慎对待。与此同时,碘也是一种稀缺资源,由于用碘及含碘的化合物生产的下游产品众多,许多国家对碘对具有较大的需求缺口。有研究称,盐湖卤水中的碘含量远高于海水,具有较大的开采价值,但是从盐湖卤水中提取碘鲜有报道。另外,由于碘在水中以多种形态存在,难以测定其在水中的准确含量,而且碘的吸附剂一般具有强极性,在水中稳定性较差,目前报道的大多数研究都是从有机溶剂中吸附碘,还没有从水环境中直接吸附碘的相关报道。因此,开发出一种能够准确测定水中的碘浓度的方法,同时制备能够高效吸附碘的材料,从水环境中吸附碘,显得尤为重要,对于保护环境和开发资源都有现实意义。在本文中,我们首先提出了用环己烷萃取法测定碘分子浓度的方法,实现了碘分子与其他离子的分离,环己烷-碘溶液显色性好,吸收峰强且单一,建立的标准曲线相关系数达到99.9%以上,是一种较为良好的测定水溶液中碘单质的方法。另外,采用水热法制备了两种沸石咪唑骨架材料ZIF-8和ZIF-67,利用XRD、TGA、SEM-EDS、TEM、XPS等表征手段对材料的形貌结构及化学特性进行了表征。验证了两种材料良好的化学和热稳定性以及较大的比表面积。通过静态吸附试验探究了两种材料对碘的吸附效果,结果表明,在60 min内,两种吸附剂对碘达到吸附平衡,吸附行为可以通过拟二级动力学模型描述。两种材料对碘单质的吸附过程都属于线性吸附,对碘单质的吸附量可以高达2000.00 mg g-1。采用溶剂热法制备了两种了以锆为中心离子,卟啉为配体的金属有机骨架材料PCN-223和PCN-223-HPP(PCN-223-HPP经过超高压处理)用作吸附剂,能够有效吸附水中的碘。PCN-223和PCN-223-HPP具有良好的化学稳定性,能够在300 Mpa高压下对碘进行吸附。PCN-223-HPP的比表面积比PCN-223高200 cm2g-1,因此,PCN-223-HPP的吸附能力高于PCN-223。PCN-223和PCN-223-HPP的再生能力良好,四个循环周期后仍然能保持75%以上的吸附能力。首次吸附试验中对碘的吸附能力最高可达1300.00 mg g-1。另外,材料在超高压下的吸附效果与常压下没有差别,说明材料具有优越的稳定性及在深海高压下工作的能力。
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