铝基金属有机框架材料的制备及其铀吸附性能研究

发布时间：2020-06-04 01:19

【摘要】：随着现代社会的不断发展,人们所面临的能源问题也愈发严峻。化石能源是现代工业体系使用的主要能源。但传统的化石能源属于不可再生能源,必将面临枯竭的危险,况且化石燃料在使用过程中不可避免的会产生有害于环境的污染气体。核能源,作为一种清洁高效的能源,被认为是化石能源最好的替代选择之一。铀是核能工业最主要的燃料,但我国陆地铀矿匮乏,铀资源供应大量依赖进口。海洋中贮藏有丰富的铀资源,因此积极开发海水提铀技术,可以为我国铀资源储备提供保障,有利于我国核能事业稳定快速发展。本文主要研究了金属有机框架类吸附剂材料。制备了四种铝基金属有机框架类吸附剂,通过扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱等测试技术对材料结构与形貌进行表征;开展吸附实验,研究材料的铀吸附性能;借助适宜的数学模型对相关吸附数据进行进一步研究;通过离子竞争实验、循环吸脱附实验以及模拟海水实验,考察了吸附剂全方面的吸附性能;通过XPS等分析测试手段对几种吸附剂吸附机理进行分析。利用溶剂热法成功制备了金属有机框架材料MIL-68。合成的MIL-68比表面积具有较大的比表面积和良好的稳定性。铀吸附实验结果表明,其最佳吸附条件为pH等于8.0;在实验室条件下,最大吸附量可以达到267.5 mg/g;MIL-68具有良好的选择性和循环利用率;在模拟海水环境中,对低浓度铀吸附效率达到85%。利用一锅法合成了MIL-68/氧化石墨复合材料。材料吸附性能良好,在pH等于8.0,初始浓度200 mg/L时,最大吸附容量为370 mg/g,吸附剂的循环使用性、选择性良好,对低浓度铀的吸附效率超过75%。利用水热法合成了MIL-53和氨基功能化的MIL-53-NH_2。铀吸附实验结果表明,两种吸附剂的最佳pH均为8.0;且在初始浓度为200 mg/L时,其最大吸附量分别达到190和452 mg/g,说明氨基功能化可以有效提高MIL-53的铀吸附性能。MIL-53-NH_2在模拟海水中也表现出良好的吸附能力。
【图文】：

谱图,谱图,图像

图 3.1 合成的 MIL-68 的 XRD 谱图为合成的 MIL-68 的 SEM 图像。从图 3.2 a 中可以看到粒大小平均约有 2 μm。从图 3.2 c 中可以看出，MIL-68

SEM图像,放大倍率,SEM图像,红外谱线

图 3.2 不同放大倍率的 MIL-68 的 SEM 图像，，a. 5000 倍；b. 3000 倍；c. 1000 倍利用 FT-IR 技术对 MIL-68 所含的各官能团进行表征，结果如图 3.3 所示。从 MIL-68红外谱线可以看到，在 3418 cm-1位置处的吸收峰为羟基（-OH）的伸缩振动引起的； 2920 cm-1位置处的吸收峰是由苯环上的 C-H 振动引起的；1320 至 1790 cm-1之间的吸
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TL21;TQ424

【参考文献】