聚吡咯纳米管复合材料的制备及铀吸附性能研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wlc198812
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随着核电的兴起和蓬勃发展,铀作为核能主要的燃料,铀资源的保障问题也日渐突显出来。海水中蕴藏着大量的铀资源,如果可以从海水中有效地提取铀资源,那么海水提铀则是一项解决铀资源短缺的重要途径,因此,设计具有优异性能的吸附剂吸附海水中的铀具有重要意义。本论文以简单的模板法制备了聚吡咯纳米管,并以聚吡咯纳米管为基质,分别合成了CoFe2O4/PPyNTs、NiAl-LDH/PPyNTs和MnO2/PPyNTs复合物,对其形貌和结构进行表征,并应用于铀吸附的性能研究。  以聚吡咯纳米管为基质,通过简单的共沉淀法制备了磁性CoFe2O4/PPyNTs复合物,并对该复合物进行了一系列的表征,结果显示,该吸附材料具有较大的比表面积和磁响应性,在外加磁场的情况下,能够达到从水溶液中快速分离吸附剂的目的。CoFe2O4/PPyNTs受pH的影响较大,在pH=6.0时,吸附效率达到最佳。CoFe2O4/PPyNTs对溶液中的铀吸附过程分别符合准二级动力学模型和 Langmuir模型,且为自发吸热过程。通过0.1 mol/L的HCl对铀负载的CoFe2O4/PPyNTs进行脱附和循环实验,该吸附剂表现出较好的再生和可重复利用性。CoFe2O4/PPyNTs对铀离子具有高的选择性,在低浓度含铀模拟海水中,该材料仍然对铀离子表现出良好的吸附作用。  以聚吡咯纳米管为基质,通过原位生长法成功制备了NiAl-LDH/PPyNTs,并应用于铀吸附性能研究。结果表明,NiAl-LDH/PPyNTs受溶液pH值影响较大,在pH=5.0时,吸附达到最佳状态。热力学表明 NiAl-LDH/PPyNTs吸附铀的过程为自发吸热过程;吸附过程遵循Langmuir模型和准二级动力学模型。NiAl-LDH/PPyNTs表现出较好的再生性能和高的选择性,在低浓度含铀模拟海水中仍然具有较好的吸附性能。  以聚吡咯纳米管为基质,通过简单的氧化还原法制备了 MnO2/PPyNTs复合物,并应用于铀吸附性能研究。结果表明,MnO2/PPyNTs对铀离子具有较高的吸附容量,在pH=4.0时,MnO2/PPyNTs吸附铀效果达到最佳;MnO2/PPyNTs对铀的吸附过程分别属于Langmuir模型和准二级动力学模型,在25℃时,由Langmuir吸附模型计算出该吸附剂的最大吸附容量为473.19 mg/g。热力学数据表明该吸附过程属于自发吸热过程。以0.1 mol/L NaHCO3作脱附剂时,脱附效果达到最佳,MnO2/PPyNTs表现出良好的再生性。在共存离子存在的铀溶液中,MnO2/PPyNTs对铀离子仍具有较高的选择性。
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