多酸功能化共聚物自组装体的构筑及对Cs + 吸附性能研究
发布时间：2021-07-19 16:03
铯是重要的稀有碱金属,在许多高科技领域扮演者着越来越重要的角色,青海盐湖中富含丰富的铯资源。因此,开发针对盐湖卤水体系中铯的高效分离提取技术具有重要意义。磷钼酸铵（AMP）是一种典型的多酸,对Cs+具有较好的专一吸附性能,但因其极易溶于水,无法直接作为吸附剂从溶液中分离提取出Cs+,目前常用的方法是将AMP与其它材料构成复合吸附剂。因此,本文以AMP作为Cs+的无机交换相,以温敏性嵌段共聚物P（St-co-AA）-b-PNIPAM和P（NIPAM-co-AA）-b-PSt作为负载AMP的载体,并基于自组装原理构筑了胶束P（St-co-AA-AMP）-b-PNIPAM、胶束P（NIPAM-co-AA-AMP）-b-PSt、纳米管P（St-co-AA-AMP）-b-PNIPAM及纳米管P（NIPAM-co-AA-AMP）-b-PSt四种自组装体,将其分别作为Cs+吸附剂,对溶液中的Cs+进行了吸附实验。研究了Cs+的初始浓度、溶液pH值、吸附剂投放量及循环次数...
【文章来源】：青海大学青海省 211工程院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
杂多酸盐的几种典型结构
青海大学硕士学位论文第1章绪论7图1.2杂多酸盐的几种典型结构Figure1.2TypicalstructuresofPOMs图1.3AMP的分子结构Figure1.3MolecularstructureofAMPAMP的分子结构如图1.3所示，12个八面体组成一个笼型结构，中心存在空腔，空腔内部有一个正四面体的核心（PO43-），正六面体12个棱的中点位置为Mo，每一个顶点均为O，这样的[P(Mo12O40)]3-形成了多孔的球状结构，NH4+与H2O分子在晶体内被缔合填充于球体空隙中[48,49,15]。当阳离子与其进行交换时，首先吸附体积大的Cs+等重碱金属离子[50]，空隙中的阳离子越大，结合力就越强，这使得POMs在Cs+分离和提取方面有很大的优势[51,52]。但AMP由于其微晶形式，小的比表面积和较差的机械强度及极易溶于水等特性，使其存在难以直接作为吸附剂从水溶液中分离提取出Cs+的问题，这也成为阻碍AMP对Cs+实现高效分离提取的一个重要因素，同时也限制了其在工业上的应用。针对这一问题，刘[46]通过制备粗颗粒的AMP，以改变常规AMP的微晶结构，最大粒径达到45μm，与微晶AMP相比，其吸附性能有了很大的提高。但制备适用盐
青海大学硕士学位论文第1章绪论8湖卤水使用的大粒径AMP难度较大，因此目前最常用的方法是将AMP与其它材料构成复合吸附剂，进而在充分发挥AMP对Cs+的专一吸附性能的同时改善其机械稳定性。1.2.3.3金属亚铁氰化物及铁氰化物图1.4普鲁士蓝的立方体结构Figure1.4CubestructureofPrussianblue金属亚铁氰化物是一类混合价态化合物（化学式：AxMy[Fe(CN)6]mH2O，A=碱金属阳离子，M=过渡金属离子），该类交换剂制备简单，但也具有颗粒细小导致的水力学性能差等缺点。苏[53]利用六氰基亚铁酸钾镍（KNiFC）来分离和提取Cs+，在最佳的吸附条件下Qe(Cs+)=54.99mg/L，E(Cs+)≈99.97%。普鲁士蓝（PB，Fe4[Fe(CN)6]3，即亚铁氰化铁，结构见图1.4），是一种廉价的蓝色染料，同时也是一种典型的金属亚铁氰化物，近年来被广泛应用于盐湖卤水Cs+的分离提取中。PB具有同多酸类似的微晶结构，从而导致其机械强度差，为解决这一问题，目前常用的方法也是将PB与其它材料构成复合吸附剂。普鲁士蓝的过渡金属类似物（MHCF，化学式同上）是以电化学可逆的Fe2+/Fe3+为中心，与过渡金属离子通过氰键（CN）连接而成的一类无机配位化合物，具有类似分子筛的立方体骨架结构。其中一些可制成具有电活性的离子交换膜并将其沉积在具有高比表面积的电极上，通过调节膜的电化学势可改变Fe2+/Fe3+的氧化还原状态，促进离子交换并使膜中的离子得到释放，由此出现了一种离子分离方法——“电化学控制离子分离技术（ECIS）”，其中NiHCF是一种优良的碱金属离子交换剂，其对碱金属离子的交换性顺序为Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+[54]。该法或许可以为盐湖卤水体系中铯的分离提取提供新思路。Tao等[55]以CuHCF膜为基础，研制了一种微生物燃料电池驱动的电化学吸附系
【参考文献】：
期刊论文
[1]铯离子表面印迹聚合物的制备及其吸附性能研究[J]. 李生芳,冯凯,杨林,孙春艳. 功能材料. 2017(07)
[2]溶剂萃取法从卤水中提取铷、铯研究进展[J]. 陈尚清,石健,史振,李珑,余晓平,郭亚飞,王士强,邓天龙. 盐科学与化工. 2017(06)
[3]铷、铯的分离提取方法及其研究进展[J]. 宝阿敏,钱志强,郑红,刘泽宇,黄东方,王舒娅,李波. 应用化工. 2017(07)
[4]聚丙烯腈-亚铁氰化钾钴/钛球形复合吸附剂制备及其对Cs+的吸附性能研究[J]. 杜志辉,贾铭椿,门金凤,丰世彬. 原子能科学技术. 2014(01)
[5]酿酒酵母对铯离子的生物吸附研究[J]. 张凯,张建国,杨翊方,马丽,任鑫. 辐射研究与辐射工艺学报. 2013(05)
[6]中国铷铯资源、技术现状[J]. 刘力. 新疆有色金属. 2013(S1)
[7]青海盐湖卤水铷铯资源及分析方法研究进展[J]. 孙海霞,保英莲,曹红翠,周莲. 广东化工. 2012(04)
[8]溶液体系中铯分离提取技术的研究进展[J]. 王云生,郑绵平,卜令忠,乜贞. 盐业与化工. 2011(02)
[9]重稀碱金属铯分离提取技术的研究进展[J]. 王颖,张雨山,黄西平. 化学工业与工程. 2010(05)
[10]盐湖Rb、Cs资源提取分离的研究进展[J]. 王斌,吉远辉,张建平,刘畅,陆小华. 南京工业大学学报(自然科学版). 2008(05)
博士论文
[1]盐湖卤水中低浓度铷（铯）的分离提取研究[D]. 宝阿敏.中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所) 2018
[2]普鲁士蓝纳米材料对水中铯离子的吸附及其生物毒性研究[D]. 冯珊珊.哈尔滨工业大学 2017
硕士论文
[1]铯的溶剂萃取及富集分离方法研究[D]. 刘泽宇.中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所) 2018
[2]从卤水中萃取法提取铷铯的应用基础研究[D]. 刘明明.天津科技大学 2015
[3]盐湖卤水中铯吸附剂的制备及其应用研究[D]. 程建英.青海大学 2013
[4]用KNiFC无机离子吸附剂提取铷、铯的基础研究[D]. 苏昭允.东北大学 2012
[5]粗粒磷钼酸铵及其复合物对铷/铯离子的选择性吸附研究[D]. 刘珊.湖南大学 2012
本文编号：3290996
【文章来源】：青海大学青海省 211工程院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
杂多酸盐的几种典型结构
青海大学硕士学位论文第1章绪论7图1.2杂多酸盐的几种典型结构Figure1.2TypicalstructuresofPOMs图1.3AMP的分子结构Figure1.3MolecularstructureofAMPAMP的分子结构如图1.3所示，12个八面体组成一个笼型结构，中心存在空腔，空腔内部有一个正四面体的核心（PO43-），正六面体12个棱的中点位置为Mo，每一个顶点均为O，这样的[P(Mo12O40)]3-形成了多孔的球状结构，NH4+与H2O分子在晶体内被缔合填充于球体空隙中[48,49,15]。当阳离子与其进行交换时，首先吸附体积大的Cs+等重碱金属离子[50]，空隙中的阳离子越大，结合力就越强，这使得POMs在Cs+分离和提取方面有很大的优势[51,52]。但AMP由于其微晶形式，小的比表面积和较差的机械强度及极易溶于水等特性，使其存在难以直接作为吸附剂从水溶液中分离提取出Cs+的问题，这也成为阻碍AMP对Cs+实现高效分离提取的一个重要因素，同时也限制了其在工业上的应用。针对这一问题，刘[46]通过制备粗颗粒的AMP，以改变常规AMP的微晶结构，最大粒径达到45μm，与微晶AMP相比，其吸附性能有了很大的提高。但制备适用盐
青海大学硕士学位论文第1章绪论8湖卤水使用的大粒径AMP难度较大，因此目前最常用的方法是将AMP与其它材料构成复合吸附剂，进而在充分发挥AMP对Cs+的专一吸附性能的同时改善其机械稳定性。1.2.3.3金属亚铁氰化物及铁氰化物图1.4普鲁士蓝的立方体结构Figure1.4CubestructureofPrussianblue金属亚铁氰化物是一类混合价态化合物（化学式：AxMy[Fe(CN)6]mH2O，A=碱金属阳离子，M=过渡金属离子），该类交换剂制备简单，但也具有颗粒细小导致的水力学性能差等缺点。苏[53]利用六氰基亚铁酸钾镍（KNiFC）来分离和提取Cs+，在最佳的吸附条件下Qe(Cs+)=54.99mg/L，E(Cs+)≈99.97%。普鲁士蓝（PB，Fe4[Fe(CN)6]3，即亚铁氰化铁，结构见图1.4），是一种廉价的蓝色染料，同时也是一种典型的金属亚铁氰化物，近年来被广泛应用于盐湖卤水Cs+的分离提取中。PB具有同多酸类似的微晶结构，从而导致其机械强度差，为解决这一问题，目前常用的方法也是将PB与其它材料构成复合吸附剂。普鲁士蓝的过渡金属类似物（MHCF，化学式同上）是以电化学可逆的Fe2+/Fe3+为中心，与过渡金属离子通过氰键（CN）连接而成的一类无机配位化合物，具有类似分子筛的立方体骨架结构。其中一些可制成具有电活性的离子交换膜并将其沉积在具有高比表面积的电极上，通过调节膜的电化学势可改变Fe2+/Fe3+的氧化还原状态，促进离子交换并使膜中的离子得到释放，由此出现了一种离子分离方法——“电化学控制离子分离技术（ECIS）”，其中NiHCF是一种优良的碱金属离子交换剂，其对碱金属离子的交换性顺序为Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+[54]。该法或许可以为盐湖卤水体系中铯的分离提取提供新思路。Tao等[55]以CuHCF膜为基础，研制了一种微生物燃料电池驱动的电化学吸附系
【参考文献】：
期刊论文
[1]铯离子表面印迹聚合物的制备及其吸附性能研究[J]. 李生芳,冯凯,杨林,孙春艳. 功能材料. 2017(07)
[2]溶剂萃取法从卤水中提取铷、铯研究进展[J]. 陈尚清,石健,史振,李珑,余晓平,郭亚飞,王士强,邓天龙. 盐科学与化工. 2017(06)
[3]铷、铯的分离提取方法及其研究进展[J]. 宝阿敏,钱志强,郑红,刘泽宇,黄东方,王舒娅,李波. 应用化工. 2017(07)
[4]聚丙烯腈-亚铁氰化钾钴/钛球形复合吸附剂制备及其对Cs+的吸附性能研究[J]. 杜志辉,贾铭椿,门金凤,丰世彬. 原子能科学技术. 2014(01)
[5]酿酒酵母对铯离子的生物吸附研究[J]. 张凯,张建国,杨翊方,马丽,任鑫. 辐射研究与辐射工艺学报. 2013(05)
[6]中国铷铯资源、技术现状[J]. 刘力. 新疆有色金属. 2013(S1)
[7]青海盐湖卤水铷铯资源及分析方法研究进展[J]. 孙海霞,保英莲,曹红翠,周莲. 广东化工. 2012(04)
[8]溶液体系中铯分离提取技术的研究进展[J]. 王云生,郑绵平,卜令忠,乜贞. 盐业与化工. 2011(02)
[9]重稀碱金属铯分离提取技术的研究进展[J]. 王颖,张雨山,黄西平. 化学工业与工程. 2010(05)
[10]盐湖Rb、Cs资源提取分离的研究进展[J]. 王斌,吉远辉,张建平,刘畅,陆小华. 南京工业大学学报(自然科学版). 2008(05)
博士论文
[1]盐湖卤水中低浓度铷（铯）的分离提取研究[D]. 宝阿敏.中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所) 2018
[2]普鲁士蓝纳米材料对水中铯离子的吸附及其生物毒性研究[D]. 冯珊珊.哈尔滨工业大学 2017
硕士论文
[1]铯的溶剂萃取及富集分离方法研究[D]. 刘泽宇.中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所) 2018
[2]从卤水中萃取法提取铷铯的应用基础研究[D]. 刘明明.天津科技大学 2015
[3]盐湖卤水中铯吸附剂的制备及其应用研究[D]. 程建英.青海大学 2013
[4]用KNiFC无机离子吸附剂提取铷、铯的基础研究[D]. 苏昭允.东北大学 2012
[5]粗粒磷钼酸铵及其复合物对铷/铯离子的选择性吸附研究[D]. 刘珊.湖南大学 2012
本文编号：3290996
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