枝状聚合物功能化石墨烯海绵的可控制备及对铀酰离子的吸附性能研究

During the process of uranium mining and metallurgy, a large amount of radioactive waste liquid mainly containing uranium is produced as a result. For preventing the transferring and diffusing of radioactive nuclides, it's of great significance to reduce the uranium level in wastewater. Currently, Adsorption technique has been widely used for the separation of uranyl ion from waste water due to its simplicity, efficiency, higher removing rate and suitable operation. In resent years, graphene displays an attractive prospect for adsorption and separation of radioactive nuclide from wastewater because of its large specific surface area, high stability and easy functionalization. However, its separation performance and selectivity is still need to be further improved. By changing the dimensional of graphene and functionalizing grapheme, the adsorption performance and selectivity would be greatly improved. In this project, series of dendritic polymers modified graphene sponges composite materials will be controllable prepared by utilizing the Bergman cyclization reaction for the first time. The adsorption performance of the composite materials for uranyl ion will be systematic investigated, and the mechanism of adsorption for uranyl ions will be revealed. This novel composite materials possess more active adsorption sites, good separation effect and renewable use, etc. The project will demonstrate practical application significance for the disposal of the radioactive pollutants in waste water in uranium mining and metallurgy and protecting the ecological environment.

铀矿冶废水中存在大量以含铀为主的放射性核素废物，为防止放射性核素的迁移扩散，解决铀矿冶中含铀废水对环境和生态系统的危害具有重要意义。目前吸附法因其简单、经济、去除率高、适宜操作而被广泛研究用于去除废水中铀酰离子的吸附。石墨烯具有比表面积大，稳定性高，易于功能化改性的优点，在放射性核素的吸附分离方面具有引人注目的应用前景,但其固液分离性能和选择性还有待于进一步提高。通过改变石墨烯的维度并功能化改性，将很大程度上弥补上述不足。本项目首次采用Bergman环化反应，实现系列枝状聚合物改性石墨烯海绵复合材料的可控制备。通过系统研究该材料对铀酰离子的吸附性能，揭示其对铀酰离子的吸附机理。该材料具备吸附位点多，固液分离效果佳，可再生利用等优点。项目的开展对铀矿冶废水放射性污染物的治理，保护生态环境具有一定的实际应用意义。

铀矿冶废水中存在大量以含铀为主的放射性核素废物，为防止放射性核素的迁移扩散，解决铀矿冶中含铀废水对环境和生态系统的危害具有重要意义。目前吸附法因其简单、经济、去除率高、适宜操作而被广泛研究用于去除废水中铀酰离子的吸附。氧化石墨烯具有比表面积大，稳定性高，易于功能化改性的优点，在放射性核素的吸附分离方面具有引人注目的应用前景,但其固液分离性能和选择性还有待于进一步提高。通过改变氧化石墨烯的维度并功能化改性，将大大改善上述缺点。本项目主要研究以氧化石墨烯（GO）为基质材料，利用合成的一些低代枝状聚合物及一些有机小分子，如乙二胺四乙酸（EDTA）、聚偕胺肟(PAO)、氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）、二乙烯三胺五乙酸衍生物（DTPAA）、植酸、精氨酸、杯芳烃衍生物等对GO进行化学改性，制备得到一系列石墨烯改性材料，并利用SEM、IR、TEM、XRD、XPS等测试技术进行了表征和测试。分别利用这些材料对铀酰离子的吸附行为展开系统研究，结果发现，上述材料在一定酸度条件下，对铀酰离子有较好的吸附效果，而且化学动力学和热力学研究表明，大多数吸附过程符合二级动力学方程和Langmuir等温式，吸附以单层吸附和化学吸附为主，随着温度升高，吸附是自发的。材料具备吸附位点多，固液分离效果佳，可再生利用等优点。 . 本项目的开展为含铀废水中铀的分离、回收提供了新的方法和理论依据，并对解决铀主要生产环节及放射性同位素的应用中排放的大量放射性废水的污染问题，减小含铀废水对环境和生态系统的危害具有重要意义。