CAS OpenIR  > 中科院上海应用物理研究所2011-2020年
胺基材料吸附脱附铀酰离子性能研究
迟洪影
Subtype硕士
Thesis Advisor王敏
2014
Degree Grantor中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
Degree Discipline高分子化学与物理
Keyword铀酰离子 胺基吸附材料 吸附动力学 选择性 脱附
Abstract海水中铀资源丰富,总储量达45亿余吨,是陆地铀储量的千余倍,开发利用这部分资源,能够为核电站提供源源不断的核燃料。但是海水提铀研究面临两大挑战:铀酰离子平均浓度低,仅有3.3ppb;存在形式复杂,海水中不仅盐度高,更有大量共存离子,如:钠、钙、镁、钒、镍、铁、铜、铅等。本论文针对通过辐射接枝并胺基化改性的高分子吸附材料(统称为胺基吸附材料ATA)进行对铀酰离子的吸附-脱附性能研究。 胺基吸附材料的制备是利用辐照接枝的方法将丙烯酸4-羟丁基缩水甘油酯接枝到聚乙烯/聚丙烯(PE/PP)的皮芯纤维无纺布上,再用胺类小分子与环氧基团反应进行改性,其中包括乙二胺(EDA),二乙胺(DEA),二乙烯三胺(DETA)和三乙烯四胺(TETA)四种不同结构的胺。得到的四种胺基材料分别表示为ATA-EDA、ATA-DEA、 ATA-DETA、 ATA-TETA。 本论文主要通过批量吸附实验研究了初始铀酰离子浓度、pH值、盐度等热力学因素对吸附的影响规律,同时研究了不同温度下吸附动力学以及吸附的热力学模型;用盐酸对吸附有铀酰离子的胺基材料进行脱附,研究其脱附行为。开展了在动态吸附脱附过程中,材料性能劣化的分析研究。结果表明: 静态吸附条件下,四种胺基材料中ATA-DETA的吸附速率最快,平衡时间最短,四种材料的吸附速率顺序为ATA-DETA>ATA-DEA>ATA-TETA>ATA-EDA。在初始铀酰离子浓度为1ppm、pH=8、25oC的条件下,吸附120分钟ATA-DETA材料的平衡吸附量为64.26mg/g。研究了ATA-DETA材料在温度为5oC,15oC,25oC,35oC的铀酰离子溶液中的吸附行为,结果表明在25oC时的吸附速率最快。对四种胺基材料的静态吸附行为进行准二级动力学拟合,发现其吸附行为符合准二级动力学模型。而ATA-DETA吸附铀酰离子的热力学模型符合Langmuir等温吸附模型。四种胺基材料吸附铀酰离子的pH范围是4.0-8.5。在盐度为3.5%(海水盐度)时,ATA-DETA材料吸附容量比在纯铀酰溶液中下降55%。在含5种共存离子溶液中的吸附实验表明,ATA-DETA材料的吸附容量顺序为:UO22+≈Fe3+>Zn2+>VO3->Co2+>Ni2+。在动态吸附脱附实验中,ATA-DETA材料对模拟海水中的铀酰离子吸附量达到41mg/g;纯铀酰离子溶液连续动态吸附中,ATA-DETA材料的吸附量能够达到125.8mg/g,脱附率达到100%,且脱附时间短;ATA-DETA材料间歇性动态吸附实验中吸附容量可达到202.7mg/g,与拟合的连续吸附曲线相比吸附容量提高了14%。ATA-DETA材料吸附-脱附劣化实验表明,在经历一个周期的吸附-脱附后,其吸附容量下降28%。
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/14760
Collection中科院上海应用物理研究所2011-2020年
Recommended Citation
GB/T 7714
迟洪影. 胺基材料吸附脱附铀酰离子性能研究[D]. 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所),2014.
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