新型聚合物磁性纳米吸附剂的制备及其在超声波场中吸附低浓度铀的行为和机理研究

It is the research focus to develop adsorbent which has high uranium uptake, quick adsorption speed, high selectivity and reusability toward uranium to efficiently adsorb uranium from the low concentration uranium wastewater. In this research proposal, the polymer chains are grown directly from the magnetic nanoparticle surface to obtain the nanocomposite with the control of molecular weight, molecular weight distribution and polymer architecture when the polymerization is initiated by the magnetic nanoparticle with a trigger group. Then, the structure of the nanocomposite is to be characterized by Scanning electron microscope, Transmission electron microscope, Infrared spectroscopy and Elemental analysis. Finally, the internal relationships between the structure and adsorption property of nanocomposite are explored and the behavior and mechanism are researched for the adsorption of the uranium from low concentration uranium wastewater under ultrasonic field for the nanocomposite. The project has important implications to the remediation of radioactive waste water.

研发吸附容量大、吸附速度快、选择性高且易于重复使用的低浓度铀吸附剂，一直是研究者们的主攻方向。本申请项目拟先通过将带有引发基团的磁性纳米粒子作为引发剂引发聚合反应，使聚合物链直接在磁性纳米粒子表面增长,从而得到分子量、分子量分布和聚合物结构可控的吸附容量大、吸附速度快、选择性高且可重复用于吸附低浓度铀的新型聚合物磁性纳米吸附剂；再采用扫描电镜、透射电镜、红外光谱、元素分析等手段对其结构进行表征和分析；最后对聚合物磁性纳米吸附剂在超声波场中吸附低浓度铀的行为和机理进行研究，并建立这种吸附剂的材料结构与其吸附性能之间的关系。本申请项目的开展，对铀污染废水的治理具有重要意义。

铀是一种兼具化学毒性和放射毒性的重金属元素，一旦泄露到环境中将对人体健康和生态平衡造成巨大威胁。因此，高效分离富集铀废水中的铀对核燃料循环和环境保护都具有重要意义。本项目通过结合磁性纳米粒子表面易化学修饰、外磁场作用下易分离以及比表面积大和聚合材料吸附效率高和功能基团易修饰的优点，设计合成了一系列吸附容量大、选择性高、吸附速度快和易分离的新型聚合物磁性纳米吸附剂用于吸附低浓度铀（MNPs@PAO、mGO-PAO、GO/PDA/PAO和mGO-PP等），并深入研究揭示了这些吸附剂的结构和聚合物链上的吸附基团与其吸附性能之间的关系。这些材料在模拟和实际废水中都显示出了优异的铀吸附性能。本项目的研究成果能够为铀污染废水的治理提供理论基础和技术支持。