论文部分内容阅读
铀矿开采和水冶过程中所产生的含铀废水将威胁人类健康并造成一定的环境安全问题,研究含铀废水治理新方法并实现铀的高效吸附,对铀资源化和有害辐射防护具有重要的战略意义。杯芳烃衍生物和磁性分子技术,都广泛运用于含铀废水的处理。本论文基于杯[4]芳烃易于功能化修饰且空穴直径大小与UO22+的直径最匹配的特点,构筑了吸附效果好、再生能力强的磁性功能化吸附剂。并运用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、紫外光谱(UV-Vis)、吸附-解吸实验等手段对所得的吸附剂进行研究。本论文的主要研究内容及结论如下:(1)将对叔丁基杯[4]芳烃进行功能化改性,制备偕胺肟化杯[4]芳烃。通过控制单一变量法研究各因素对吸附铀效果的影响,并运用FTIR手段和吸附-解吸实验进行分析。实验结果表明:偕胺肟化杯[4]芳烃吸附铀的最佳条件是温度为25℃、pH值为4.5、铀初始浓度为20 mg/L、吸附剂用量为10 mg和吸附时间为150 min。在最佳条件下,偕胺肟化杯[4]芳烃的吸附率为90%以上,单位吸附量为44.1 mg/g。FTIR分析结果表明偕胺肟化杯[4]芳烃结构完整,且吸附铀后结构未改变。吸附-解吸实验结果表明,解吸再生8次后,偕胺肟化杯[4]芳烃对铀的吸附率均在70%以上,说明其具有良好的再生性能。(2)以氨基化改性磁性纳米Fe3O4粒子为载体,将偕胺肟化杯[4]芳烃进行磁性功能化改性,制备得到立体构象稳定、与UO22+空间构型匹配的杯[4]芳烃胺肟衍生物磁性功能材料。并采用红外光谱、扫描电镜进行了结构表征。通过控制单一变量法研究各因素对吸附铀效果的影响,并运用吸附-解吸实验进行分析。实验结果表明:杯[4]芳烃胺肟衍生物进行磁性功能化修饰后,具有较大的比表面积,其吸附铀的最佳条件是pH值为3.5、铀初始浓度为40 mg/L、吸附剂用量为40 mg和吸附时间为3.5 h。还对吸附动力学模型和吸附等温模型进行了分析,结果表明杯[4]芳烃胺肟衍生物磁性功能材料对铀的吸附动力学过程符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir等温线模型,其最大理论吸附量为141.5 mg/g。吸附-解吸实验结果表明,磁性功能材料解吸再生6次后,对铀的吸附率均在80%以上,说明该磁性功能材料具有较好的应用价值。