冠醚接枝壳聚糖/聚乙烯醇共混膜材料制备及其锂同位素分离性能研究
发布时间：2023-05-05 23:55
天然锂存在两种稳定的同位素6Li和7Li,锂同位素分离是核能开发和应用中必需解决的难题,与国家能源安全和可持续发展战略的实施具有较大的关系。发展高效锂同位素分离技术是国际上发展第四代核裂变反应堆即钍基熔盐堆必须解决的技术难题。本文提出利用冠醚分子的锂同位素分离效应来制备冠醚接枝壳聚糖多孔膜,研究其锂同位素分离性能,为膜色谱分离锂同位素奠定基础。以4-甲酰基苯并15-冠-5(FB15C5)和壳聚糖(CTS)为原料,通过Schiff反应制备苯并15-冠-5接枝壳聚糖(CTS-g-FB15C5),冠醚固载量达到2.98 mmol/g。采用溶剂蒸发法制备冠醚接枝壳聚糖薄膜(CTS-g-FB15C5 film),以液-固萃取方式考察其锂同位素分离效应,结果表明:随着温度从0℃升高到30℃,分配系数由6.68 mL/g减小为3.45 mL/g,分离因子从1.059±0.001减少至1.012±0.002。当以LiI为锂盐时,得到的最大分配系数和单级分离因子分别为6.979 mL/g和1.053±0.002。当冠醚固载量从1.097 mmol/g增加到2.976 mmol/g时,分配系数从 2.11...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 前言
1.1 背景介绍
1.2 研究目的
1.3 研究内容
第二章 文献综述
2.1 锂同位素
2.2 锂同位素分离方法
2.2.1 锂汞齐法
2.2.2 溶剂萃取法
2.2.3 离子交换色层法
2.3 冠醚及冠醚聚合物
2.3.1 冠醚的概述
2.3.2 冠醚聚合物
2.4 相转化法制膜
2.5 壳聚糖及其运用
2.6 本章小结
第三章 冠醚接枝壳聚糖薄膜制备及其锂同位素分离性能研究
3.1 本章主要内容
3.2 实验药品及仪器
3.3 实验步骤
3.3.1 冠醚接枝壳聚糖薄膜的制备
3.3.2 冠醚接枝壳聚糖薄膜锂同位素分离性能研究
3.4 结果与讨论
3.4.1 冠醚接枝壳聚糖薄膜的表征
3.4.1.1 FT-IR
3.4.1.2 固体13C-NMR光谱分析
3.4.1.3 XPS表征
3.4.1.4 元素分析
3.4.2 冠醚接枝壳聚糖薄膜锂同位素分离性能研究
3.4.2.1 萃取时间对锂离子富集的影响
3.4.2.2 萃取温度对锂同位素分离性能的影响
3.4.2.3 阴离子对锂同位素分离性能的影响
3.4.2.4 冠醚固载量对锂同位素分离性能的影响
3.5 本章小结
第四章 冠醚接枝壳聚糖薄膜锂离子吸附性能研究
4.1 本章内容
4.2 实验药品及仪器
4.3 实验步骤
4.3.1 原始锂离子浓度对锂离子吸附性能的影响
4.3.2 温度及萃取时间对锂离子吸附性能的影响
4.3.3 冠醚接枝壳聚糖薄膜锂离子吸附动力学研究
4.3.4 冠醚接枝壳聚糖薄膜锂离子吸附热力学研究
4.3.4.1 吸附等温模型
4.3.4.2 吸附热力学
4.4 结果与讨论
4.4.1 原始浓度对锂离子吸附性能的影响
4.4.2 温度及萃取时间对吸附性能的影响
4.4.3 冠醚接枝壳聚糖薄膜对锂离子的吸附动力学
4.4.4 冠醚接枝壳聚糖薄膜对锂离子的吸附热力学
4.4.4.1 等温吸附模型
4.4.4.2 吸附热力学
4.5 本章小结
第五章 冠醚接枝壳聚糖/聚乙烯醇共混多孔膜制备及其锂同位素分离性能研究
5.1 本章内容
5.2 实验药品及仪器
5.3 实验部分
5.3.1 CTS-g-FB15C5/PVA共混体系相容性研究
5.3.2 CTS-g-FB15C5/PVA共混多孔膜制备
5.3.3 CTS-g-FB15C5/PVA共混多孔膜交联
5.3.4 CTS-g-FB15C5/PVA共混多孔膜性能表征
5.3.4.1 场发射扫描电镜
5.3.4.2 孔隙率
5.3.4.3 膜通量测定
5.3.5 CTS-g-FB15C5/PVA共混多孔膜锂同位素分离性能研究
5.3.5.1 萃取平衡时间
5.3.5.2 反萃条件选择
5.4 结果与讨论
5.4.1 共混相容性研究
5.4.2 CTS-g-FB15C5/PVA共混多孔膜结构调控
5.4.2.1 CTS-g-FB15C5/PVA共混比对共混膜结构和力学性能的影响
5.4.2.2 聚合物浓度对共混多孔膜结构的影响
5.4.2.3 凝固浴温度对共混多孔膜结构和性能的影响
5.4.3 交联时间对CTS-g-FB15C5/PVA共混多孔膜性能的影响
5.4.3.1 交联时间对共混膜力学性能的影响
5.4.3.2 交联时间对共混膜亲水性的影响
5.4.4 CTS-g-FB15C5/PVA共混多孔膜锂同位素分离性能研究
5.4.4.1 循环萃取时间对锂离子富集的影响
5.4.4.2 反萃条件选择
5.4.4.3 不同聚合物膜孔结构对锂离子富集的影响
5.4.4.4 冠醚固载量对锂同位素分离性能的影响
5.4.4.5 不同萃取形式对锂同位素分离性能的影响
5.5 本章小结
第六章 结论及下一步研究建议
6.1 结论
6.2 下一步研究建议
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
本文编号：3808613
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 前言
1.1 背景介绍
1.2 研究目的
1.3 研究内容
第二章 文献综述
2.1 锂同位素
2.2 锂同位素分离方法
2.2.1 锂汞齐法
2.2.2 溶剂萃取法
2.2.3 离子交换色层法
2.3 冠醚及冠醚聚合物
2.3.1 冠醚的概述
2.3.2 冠醚聚合物
2.4 相转化法制膜
2.5 壳聚糖及其运用
2.6 本章小结
第三章 冠醚接枝壳聚糖薄膜制备及其锂同位素分离性能研究
3.1 本章主要内容
3.2 实验药品及仪器
3.3 实验步骤
3.3.1 冠醚接枝壳聚糖薄膜的制备
3.3.2 冠醚接枝壳聚糖薄膜锂同位素分离性能研究
3.4 结果与讨论
3.4.1 冠醚接枝壳聚糖薄膜的表征
3.4.1.1 FT-IR
3.4.1.2 固体13C-NMR光谱分析
3.4.1.3 XPS表征
3.4.1.4 元素分析
3.4.2 冠醚接枝壳聚糖薄膜锂同位素分离性能研究
3.4.2.1 萃取时间对锂离子富集的影响
3.4.2.2 萃取温度对锂同位素分离性能的影响
3.4.2.3 阴离子对锂同位素分离性能的影响
3.4.2.4 冠醚固载量对锂同位素分离性能的影响
3.5 本章小结
第四章 冠醚接枝壳聚糖薄膜锂离子吸附性能研究
4.1 本章内容
4.2 实验药品及仪器
4.3 实验步骤
4.3.1 原始锂离子浓度对锂离子吸附性能的影响
4.3.2 温度及萃取时间对锂离子吸附性能的影响
4.3.3 冠醚接枝壳聚糖薄膜锂离子吸附动力学研究
4.3.4 冠醚接枝壳聚糖薄膜锂离子吸附热力学研究
4.3.4.1 吸附等温模型
4.3.4.2 吸附热力学
4.4 结果与讨论
4.4.1 原始浓度对锂离子吸附性能的影响
4.4.2 温度及萃取时间对吸附性能的影响
4.4.3 冠醚接枝壳聚糖薄膜对锂离子的吸附动力学
4.4.4 冠醚接枝壳聚糖薄膜对锂离子的吸附热力学
4.4.4.1 等温吸附模型
4.4.4.2 吸附热力学
4.5 本章小结
第五章 冠醚接枝壳聚糖/聚乙烯醇共混多孔膜制备及其锂同位素分离性能研究
5.1 本章内容
5.2 实验药品及仪器
5.3 实验部分
5.3.1 CTS-g-FB15C5/PVA共混体系相容性研究
5.3.2 CTS-g-FB15C5/PVA共混多孔膜制备
5.3.3 CTS-g-FB15C5/PVA共混多孔膜交联
5.3.4 CTS-g-FB15C5/PVA共混多孔膜性能表征
5.3.4.1 场发射扫描电镜
5.3.4.2 孔隙率
5.3.4.3 膜通量测定
5.3.5 CTS-g-FB15C5/PVA共混多孔膜锂同位素分离性能研究
5.3.5.1 萃取平衡时间
5.3.5.2 反萃条件选择
5.4 结果与讨论
5.4.1 共混相容性研究
5.4.2 CTS-g-FB15C5/PVA共混多孔膜结构调控
5.4.2.1 CTS-g-FB15C5/PVA共混比对共混膜结构和力学性能的影响
5.4.2.2 聚合物浓度对共混多孔膜结构的影响
5.4.2.3 凝固浴温度对共混多孔膜结构和性能的影响
5.4.3 交联时间对CTS-g-FB15C5/PVA共混多孔膜性能的影响
5.4.3.1 交联时间对共混膜力学性能的影响
5.4.3.2 交联时间对共混膜亲水性的影响
5.4.4 CTS-g-FB15C5/PVA共混多孔膜锂同位素分离性能研究
5.4.4.1 循环萃取时间对锂离子富集的影响
5.4.4.2 反萃条件选择
5.4.4.3 不同聚合物膜孔结构对锂离子富集的影响
5.4.4.4 冠醚固载量对锂同位素分离性能的影响
5.4.4.5 不同萃取形式对锂同位素分离性能的影响
5.5 本章小结
第六章 结论及下一步研究建议
6.1 结论
6.2 下一步研究建议
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
本文编号：3808613
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3808613.html
教材专著
