介孔碳复合材料吸附铀的研究

发布时间：2017-03-23 08:16

  本文关键词：介孔碳复合材料吸附铀的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：以经济高效的方式吸附水体中的铀具有重要的科学和现实意义。有序介孔碳具有开放的有序框架结构，比表面积和孔容大等优点，在吸附方面具有潜在的应用价值。以介孔碳(CMK-3)为基体，制备聚苯胺/介孔碳复合材料(PANI/CMK-3)、偕胺肟化聚丙烯腈/介孔碳复合材料(APAN/CMK-3)和聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)-丙烯酰胺/介孔碳复合材料(P(AMPS-AM)/CMK-3)，拟突破介孔碳吸附容量低、选择性差和稳定性弱等瓶颈。采用FT-IR、SEM和N_2吸附-脱附等技术手段表征聚合物/介孔碳复合材料的表面物理化学性能。考察了溶液pH值、吸附时间、铀浓度和温度对复合材料吸附铀(VI)性能的影响，探讨吸附动力学，等温线和热力学规律，还研究了聚合物复合对介孔碳选择性吸附性能的影响。 在保持介孔碳有序框架结构的前提下，成功将PANI、APAN和P(AMPS-AM)复合到CMK-3的内外表面，复合材料的比表面积下降到CMK-3的1/2~1/5，孔容下降0.15~0.8cm~3·g~(-1)，平均孔径增加0.7~1.5nm。 CMK-3和复合材料吸附铀(VI)的结果表明，聚合物复合后，，最佳pH值从6.0下降到5.0。吸附剂吸附铀(VI)的行为均符合准二级吸附动力学模型和Langmuir等温吸附模型，即表明吸附主要是受化学作用控制，复合材料的单分子层饱和吸附容量为238.7mg·g~(-1)(APAN/CMK-3)、193.8mg·g~(-1)(P(AMPS-AM)/CMK-3)、131.8mg·g~(-1)(PANI/CMK-3)。由ΔS＞0，ΔG＜0可知吸附剂对铀的吸附是自发的吸热过程，升高温度有利于吸附反应进行。 当Na+、Mg~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)和Sr~(2+)离子共存时，复合材料对铀(VI)的吸附选择性显著增强，其中APAN/CMK-3的选择性最好，相对选择性系数均大于10。
【关键词】：有序介孔碳 复合材料 铀 吸附
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O613.71;O647.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 前言8-24
• 1.1 铀8-12
• 1.1.1 铀的开发和利用8
• 1.1.2 铀资源现状8-9
• 1.1.3 含铀废水的来源9-10
• 1.1.4 含铀废水的污染及危害10-11
• 1.1.5 含铀废水的处理方法11-12
• 1.2 常见铀吸附剂12-17
• 1.2.1 粘土矿物12-13
• 1.2.2 天然高分子13-14
• 1.2.3 聚合物14
• 1.2.4 生物质14-15
• 1.2.5 复合吸附材料15-16
• 1.2.6 碳材料16-17
• 1.3 介孔碳17-18
• 1.3.1 介孔碳简介17
• 1.3.2 介孔碳的用途17
• 1.3.3 介孔碳在吸附方面的应用17-18
• 1.4 论文研究的目的及意义18-19
• 1.5 论文的研究内容19-20
• 1.5.1 介孔碳复合吸附材料的制备及表征19
• 1.5.2 介孔碳复合吸附材料吸附铀的性能研究19-20
• 参考文献20-24
• 第二章 聚苯胺/介孔碳复合材料吸附铀性能的研究24-40
• 2.1 引言24
• 2.2 实验部分24-27
• 2.2.1 主要试剂与仪器24-25
• 2.2.2 溶液的配制25
• 2.2.3 介孔碳的制备25
• 2.2.4 聚苯胺/介孔碳复合材料的制备25-26
• 2.2.5 吸附实验26-27
• 2.3 结果与讨论27-37
• 2.3.1 CMK-3 和 PANI/CMK-3 的 SEM 表征27
• 2.3.2 CMK-3 和 PANI/CMK-3 的 TGA 表征27
• 2.3.3 CMK-3 和 PANI/CMK-3 的 FT-IR 表征27-28
• 2.3.4 CMK-3 和 PANI/CMK-3 的孔结构表征28-29
• 2.3.5 pH 对介孔碳复合材料吸附铀(VI)的影响29-30
• 2.3.6 吸附动力学30-32
• 2.3.7 吸附等温线32-34
• 2.3.8 吸附热力学34-36
• 2.3.9 选择性吸附36-37
• 2.4 小结37-39
• 参考文献39-40
• 第三章 偕胺肟化介孔碳复合材料吸附铀性能的研究40-54
• 3.1 引言40
• 3.2 实验部分40-42
• 3.2.1 主要试剂与仪器40-41
• 3.2.2 溶液的配制41
• 3.2.3 偕胺肟化介孔碳复合材料的制备41-42
• 3.2.4 吸附实验42
• 3.3 结果与讨论42-51
• 3.3.1 CMK-3 和 APAN/CMK-3 的 FT-IR 表征42-43
• 3.3.2 CMK-3 和 APAN/CMK-3 的孔结构表征43-44
• 3.3.3 pH 对介孔碳复合材料吸附铀(VI)的影响44-45
• 3.3.4 吸附动力学45-46
• 3.3.5 吸附等温线46-48
• 3.3.6 吸附热力学48-50
• 3.3.7 选择性吸附50-51
• 3.4. 小结51-53
• 参考文献53-54
• 第四章 P(AMPS-AM)/介孔碳复合材料吸附铀性能的研究54-68
• 4.1 引言54
• 4.2 实验部分54-56
• 4.2.1 主要试剂与仪器54-55
• 4.2.2 溶液的配制55
• 4.2.3 P(AMPS-AM)/介孔碳复合材料的制备55-56
• 4.2.4 吸附实验56
• 4.3 结果与讨论56-65
• 4.3.1 CMK-3 和 P(AMPS-AM)/CMK-3 的 FT-IR 表征56-57
• 4.3.2 CMK-3 和 P(AMPS-AM)/CMK-3 的孔结构表征57-58
• 4.3.3 pH 对介孔碳复合材料吸附铀(VI)的影响58-59
• 4.3.4 吸附动力学59-60
• 4.3.5 吸附等温线60-62
• 4.3.6 吸附热力学62-64
• 4.3.7 选择性吸附64-65
• 4.4 小结65-67
• 参考文献67-68
• 结论与展望68-70
• 附录70-71
• 致谢71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 康红梅,谢建军,刘洋;耐盐性丙烯酸系吸水树脂的合成及吸液性能[J];高分子材料科学与工程;2003年06期

2 李云龙;林松柏;姚康德;卢绍杰;;P(AM PS+AM)/SiO_2高吸水性杂化材料的制备及性能[J];高分子材料科学与工程;2005年06期

3 白静;秦芝;王菊芳;郭俊盛;张丽娜;范芳丽;林茂盛;丁华杰;雷富安;吴晓磊;李小飞;;粘红酵母对铀的吸附研究[J];光谱学与光谱分析;2009年05期

4 罗明标，张燮，黄立祥;二苯甲酰甲烷萃淋树酯的合成及其对铀吸附性能的研究[J];华东地质学院学报;1995年01期

5 宋金如,龚治湘,罗明标,肖恺;凹凸棒石粘土吸附铀的性能研究及应用[J];华东地质学院学报;1998年03期

6 刘德丽;孙德智;;聚苯胺对铬(Ⅵ)离子的吸附性能研究[J];环境工程学报;2011年11期

7 马玉琴;陈玉敏;于明珠;王锦兰;;天然铀的水平和危害[J];环境科学;1982年02期

8 曾宪富;吴全武;曾惠典;;用活性炭从溶液中吸附铀 第一报 用活性炭从硫氰酸盐溶液中吸附提纯铀[J];华南工学院学报;1965年02期

9 熊正为;王清良;郭成林;;蒙脱石吸附铀机理实验研究[J];湖南师范大学自然科学学报;2007年03期

10 刘淑娟;李金英;罗明标;杨佳;张麟熹;;纯化及羧化多壁碳纳米管吸附铀的研究[J];核化学与放射化学;2011年05期

  本文关键词：介孔碳复合材料吸附铀的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：263300