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本论文采用铝片作为基体材料制备了一种可用于海水提铀的偕胺肟基螯合电极,用电化学方法研究了电极中偕胺肟基团的氧化还原性能,然后将其用于从天然海水中吸附铀并研究了电化学脱附过程,探讨了螯合电极制备过程中和此电极对天然海水中铀的吸脱附过程中的多种因素的影响规律。
(1)首先采用蘸涂法制备了P(AN-co-AA)薄膜电极,以VKH-550:V水:V乙醇=1:1:18配制KH-550溶液,用冰乙酸调节溶液pH=5.5,于室温下放置60h至水解平衡;铝片在KH-550溶液中的蘸涂时间为2min,在浓度为10g·L-1的P(AN-co-AA)/DMF溶液中的蘸涂时间为2h;然后与盐酸羟胺反应制备偕胺肟基螯合电极,较好的偕胺肟化条件为:盐酸羟胺浓度为0.3mol·L-1,用无水碳酸钠调节反应体系pH=7,反应温度为70℃,反应时间为3h,反应转化率最高可达58.3%。
(2)以螯合电极为工作电极,不锈钢电极为对电极,甘汞电极作为参比电极,螯合电极在pH=7的磷酸盐缓冲溶液中表现出较好的电化学活性,未吸附铀的螯合电极在该支持电解质中的氧化、还原电位分别为+2.0V和-2.3V,吸附铀后氧化、还原电位分别为+3V和-1.1V。由此确定电化学脱附较好的条件为:以不锈钢电极为对电极,以pH=7的磷酸盐缓冲溶液为支持电解质,脱附电压为+3V。
(3)螯合电极对铀的吸附分为静电吸附和螯合吸附两种方式,螯合电极在硝酸铀酰溶液中的吸附量取决于螯合吸附量,螯合电极吸附等温方程为:Γt=1.66x10-3c0.23。
(4)在偕胺肟基螯合电极对天然海水中铀的吸附中,温度对吸附速率的影响规律为:k=2.38x10-6exp(-1.2x1.03/RT)。实验室条件下测定此偕胺肟基螯合电极中螯合树脂对铀的饱和吸附量为5.6mg·g-1。