复合磁性纳米吸附剂的制备及对铀的吸附研究

发布时间：2017-06-14 21:07

  本文关键词：复合磁性纳米吸附剂的制备及对铀的吸附研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：核能是绿色可靠高效安全的能源,科学利用核能已成为许多国家应对解决气候问题和化石能源短缺现状的战略选择。铀是核能开发必不可少的储备物质,但铀矿开采、铀矿加工、铀浓缩、核燃料循环等核能开发过程均会产生大量含铀废水,以放射毒性和化学毒性对生态系统及人体造成损伤,铀开采的环境成本日益增大。因此,研发高效的含铀废水治理与修复技术,对缓解环保压力意义重大。吸附法因取材广泛、操作简单、处理效率高、成本低廉,日益成为含铀废水治理研究热点,其研究重点主要集中在高效吸附铀的功能材料选择与制备。磁性纳米材料与传统吸附材料比较,具有纳米尺寸效应显著、表面活性高、易于固液分离等优点,如何对其进行有效的表面改性处理,抑制团聚,提升吸附性能与材料稳定性已成为磁性纳米吸附剂研发热点。本论文主要集中于功能化磁性纳米吸附剂的制备和对铀吸附性能的研究,主要研究内容及结论如下:1、使用共沉淀法制备磁性纳米粒子(MN)[1],加入3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(EPPTMS)、正硅酸乙酯与Fe3O4磁性纳米粒子(MN)表面基团发生共聚反应,利用包埋的表面改性方式,制得表面富有含氧活性基团的复合磁性纳米吸附剂(EPPTMS-MN);使用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X-晶体衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)对其微观结构进行了表征分析,并研究了EPPTMS-MN对铀的吸附性能及其机理。结论主要包括:(1)新型磁性纳米功能吸附剂EPPTMS-MN表面疏松,平均粒径约为100nm且均匀度高;与EPPTMS接枝状况良好,其表面活性基团与纳米粒子的高比表面积均有利于对铀的吸附,其磁学性能也便于分离与回收。(2)EPPTMS-MN对铀具有良好吸附性能,在初始pH值为6,温度为30℃,EPPTMS-MN对初始浓度为20mg/L铀溶液的1h吸附率可高达97.6%,对低浓度铀溶液的吸附率在98%以上。利用数学模型进行计算分析,可知EPPTMS-MN对铀吸附是一个单层吸附为主的化学吸附过程,辅以多层吸附与孔内扩散。(3)该方法具有材料制备过程简单易行,吸附过程快速高效、易分离、低成本、无二次污染等优点,可应用于核废液处理。2、合成了铀特异性识别的超分子化合物杯芳烃衍生物,并将其通过化学键接枝在EPPTMS-MN表面,制得具备铀特异性识别的杯芳烃功能化磁性纳米吸附剂。(该课题只得到初步进展,还在进一步研究中)。
【关键词】：磁性纳米粒子 铀 吸附
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X771;O647.33
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-12
• 主要英文缩略语索引12-13
• 第1章 绪论13-37
• 1.1 核能利用现状13-15
• 1.1.1 国际核能利用现状13-14
• 1.1.2 国内核能发展现状14-15
• 1.2 核废料的危害15-16
• 1.3 含铀废水处理的研究进展16-20
• 1.3.1 蒸发浓缩法16-17
• 1.3.2 化学沉淀法17
• 1.3.3 萃取法17-18
• 1.3.4 离子交换法18
• 1.3.5 膜分离法18-19
• 1.3.6 植物修复法19
• 1.3.7 吸附法19-20
• 1.4 吸附法治理含铀废水20-28
• 1.4.1 吸附法的研究进展20-21
• 1.4.2 主要吸附剂21-28
• 1.5 纳米材料特点及应用28-29
• 1.6 磁性纳米材料的制备及应用现状29-32
• 1.6.1 高温分解法30-31
• 1.6.2 水热法31
• 1.6.3 共沉淀法31-32
• 1.6.4 溶胶凝胶法32
• 1.6.5 微乳液法32
• 1.7 磁性纳米材料的表面改性32-34
• 1.7.1 表面改性剂33-34
• 1.7.2 磁性纳米材料的表面改性方法34
• 1.8 本课题研究意义及特色34-37
• 第2章 复合磁性纳米吸附剂的制备及对铀的吸附研究37-49
• 2.1 实验37-39
• 2.1.1 仪器与试剂37
• 2.1.2 吸附剂制备37-38
• 2.1.3 吸附实验38-39
• 2.2 结果与讨论39-48
• 2.2.1 表征结果39-41
• 2.2.2 EPPTMS-MN对铀吸附性能研究41-48
• 2.3 结论48-49
• 第3章 杯芳烃功能化磁性材料的制备49-53
• 3.1 实验49-51
• 3.1.1 仪器与试剂49
• 3.1.2 杯[6]芳烃及其衍生物的制备49-51
• 3.2 结果与讨论51
• 3.2.1 IR分析51
• 3.3 初步结论51-53
• 参考文献53-69
• 科研成果及基金支持69-71
• 致谢71

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