β-环糊精/丙烯酸/丙烯腈复合水凝胶对水溶液中U(Ⅵ)及Th(Ⅳ)的吸附

The safety and efficacy treatment of radio-waste plays more and more important role for the sustainable development of nuclear energy. In this research, the composite hydrogel of acrylic acid (AA), acrylonitrile (AN) and biocompatible β-cyclodextrin (β-CD) will be prepared by emulsion free radical polymerization. The composite hydrogel include β-CD which has polyhydroxy and cylinder structure, which could be used to separate the radioactive metal ions with the higher adsorption rate and recycle property. The selective adsorption capability of the U(Ⅵ) in aqueous solution will be controlled by the content of the acrylic acid, acrylonitrile, and β-CD, the shape and size of the materials, the percent of oximation of the cyanogroups, and so on. The adsorption capability of the U(Ⅵ) and Th(Ⅳ) onto the hydrogel will be studied, exploring the mode of interaction between the composite hydrogel and the metal ions such as U(Ⅵ) and Th(Ⅳ). The objective of this project is to clarify radioactive metal ions and the interaction mechanism of composite hydrogel and its components, and to reveal the radioactive metal ions adsorption/desorption laws on such materials.The project will provide the necessary basis for theoretical and scientific basis for such compound adsorption materials using for the treatment of the radioactive liquid waste.

随着核能的和平利用和核电的不断发展，放射性废物的安全有效处理是影响核能可持续发展的关键问题。本项目拟将具有生物相容性的β-环糊精与丙烯酸、丙烯腈通过自由基接枝聚合法合成一种新型的天然高分子/合成高分子复合凝胶。此凝胶在保持合成高分子所具有的吸附速度快、可重复利用等特点的基础上，引入具有多羟基、锥形圆筒结构的β-环糊精。希望此复合凝胶在多种功能结构的协调作用下，实现对核废液中放射性金属离子的富集分离。通过控制凝胶各组分比例、粒径、偕胺肟化程度及吸附条件等因素来实现对多种金属离子共存的体系中U(Ⅵ)的选择吸附。同时研究复合凝胶对水溶液中U(Ⅵ)及Th(Ⅳ)的吸附性能，探索U(Ⅵ)及Th(Ⅳ)等放射性金属离子与复合凝胶的作用方式；阐明放射性金属离子与此凝胶的作用机理；揭示放射性金属离子在此类材料上的吸附/解吸附规律。该项目的实施将为此类复合吸附材料用于处理放射性废液提供必要的基础理论及科学依据。

随着核能的和平利用和核电的不断发展，放射性废物的安全有效处理是影响当今核能可持续发展的关键问题。本项目将具有生物相容性的β-环糊精与丙烯酸、丙烯腈通过自由基接枝聚合方法合成一种新型的天然高分子/合成高分子复合凝胶，并进一步肟化得到富含偕胺肟基的合凝胶。探索两种三元共聚物水凝胶在一定条件下对铀、钍的吸附特性，研究了酸度、时间和温度对吸附过程的影响，进而观察U(Ⅵ)和Th(Ⅳ)的不同的吸附行为；结合动力学拟合、吸附等温线和热力学拟合解释U(Ⅵ)和Th(Ⅳ)与两种新材料间的相互作用机理。结果表明，一定酸度条件下，两种三元共聚物水凝胶对U(Ⅵ)和Th(Ⅳ)的吸附均是快速的动力学过程，并且服从准二级动力学模型。研究还发现，肟化后的复合物凝胶对U(Ⅵ)的吸附效果优于肟化前的；且两种三元共聚物水凝胶对于U(Ⅵ)的吸附均优于对Th(Ⅳ)的吸附。再一次证明肟基的对U(Ⅵ)有较好的选择性，肟化后的三元共聚物水凝胶可以做为选择性分离U(Ⅵ)的潜在材料。再生性研究表明U(Ⅵ)和Th(Ⅳ)，均能在低酸度条件下解析附下来，材料利用7次以上仍保持良好吸附性能，揭示了放射性金属离子在此类材料上的吸附/解吸附规律。 该项目的实施为此类复合吸附材料用于处理放射性废液提供必要的基础理论及科学依据。