多氨基含氮配体改性介孔二氧化硅对铀的吸附性能研究
本文关键词：多氨基含氮配体改性介孔二氧化硅对铀的吸附性能研究 出处：《南华大学》2016年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：近些年来,随着全球经济的不断发展,各行各业对电力的需求越来越多,化石能源无法满足不断增长的电力需求,世界各国纷纷将目光投向了核能。但高速发展的核电在缓解人类对能源需求的同时,也带来日益严重的环境问题。其中铀资源开采和利用过程中产生的大量含铀废水若不经处理直接排放,将会对生态环境和人类健康带来严重损害,因此铀废水中铀的分离富集,一直是核能利用研究领域中的重要课题。表面修饰改性的功能化介孔材料在含铀废水处理中的应用近些年来一直为众多研究者高度关注,大量研究已表明,介孔氧化硅表面修饰基团对于改善介孔硅对铀的吸附性能有重大作用。基于目前研究的大多数功能化介孔硅材料引进的改性基团中往往只有单个作用位点与铀作用,本课题拟探索在介孔硅材料中修饰含有多个作用位点的功能基,以进一步提高介孔材料的吸附性能。主要研究工作有以下几个方面:1.利用溶胶凝胶法制备介孔氧化硅MCM-41,通过傅里叶红外光谱、N2吸附-脱附、X射线粉末衍射、扫描电子显微镜等方法对合成的介孔氧化硅材料进行表征分析,表明合成的介孔氧化硅粒径约200~300nm,颗粒分散度好,孔径均匀,孔道有序,比表面积达1052cm2/g。利用后嫁接法用四乙烯五胺修饰介孔氧化硅,制得多氨基含氮配体改性的新型铀吸附剂MCM-TEPA。2.采用静态吸附法研究了多氨基含氮配体改性的介孔二氧化硅MCM-TEPA在水溶液中铀的吸附行为,探讨了溶液pH、吸附时间、吸附剂用量、溶液初始浓度等因素对吸附性能的影响。结果表明,溶液pH对吸附性能有显著影响,在pH为5.2时吸附率最高;在铀初始浓度为120mg/的溶液中,加入吸附剂4.5mg,40分钟吸附可达平衡,吸附率达到99%,最大吸附容量为454mg/g。对MCM-TEPA吸附铀的过程进行动力学和热力学研究,发现吸附符合拟二级动力学模型。3.利用3-氨基丙基三甲氧基硅烷修饰介孔氧化硅,制备了单氨基改性的MCM-NH2吸附剂,将MCM-NH2和MCM-TEPA进行铀吸附对比实验,结果表明,MCM-NH2吸附饱和时间约60分钟,最大吸附量为156mg/g。可见MCM-TEPA对铀的吸附效果远远优于MCM-NH2。表明多氨基含氮配体改性的MCM-TEPA中的多个氨基作用位点与铀酰离子发生多重配位,加强了与铀酰离子的配位作用,对铀的吸附速率快,缩短了吸附平衡时间,提高了吸附量,增强了吸附性能。
【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】：O647.33;TL941.1
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，本文编号：1331787
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