高效海水提铀吸附剂的制备及其性能研究

Amidoximed non-woven fabric is the most promising material for uranium extraction from seawater, but the competitive adsorption of vanadium and uranium in seawater seriously restricts its application. Studies have shown that amidoximed imidazole derivatives can effectively reduce the impact of vanadium. Separation of uranium and vanadium can be implemented by stepwise elution. Amidoximed imidazole non-woven fabric is likely to be an excellent material for uranium extraction from seawater. This work intend to fabricate 4,5-2-amidoximied imidazole non-woven fabric with electron beam irradiation. The effects of irradiation atmosphere, irradiation dose, dose rate will be discussed in order to optimize the fabrication process. Competitive adsorption of uranium and vanadium onto amidoximed imidazole non-woven fabric will be investigated, the effects of pH value, initial concentration, adsorption temperature, adsorption time will be discussed. Stepwise elution of uranium and vanadium will be conducted. The mechanism of adsorption and desorption will be studied by adsorption kinetics, adsorption thermodynamics and various spectral analysis. The feasibility of amidoximed imidazole non-woven fabric used in uranium extraction from seawater is determined by comparing the sorption result with amidoximed non-woven fabric. This work will give some basic information on theoretical and experimental application of high efficient uranium adsorbent. It is of great significance to promote the industrialization of uranium extraction from seawater.

肟胺基无纺布是目前最具应用前景的海水提铀材料，但是海水中钒对铀的竞争吸附严重制约着肟胺基无纺布的应用。研究表明，肟胺基咪唑衍生物能够有效降低钒对铀的竞争吸附，并能够通过分步洗脱实现铀、钒分离，肟胺基咪唑无纺布有可能是一种高效海水提铀吸附材料。本项目拟利用电子束辐照接枝制备4，5-二肟胺基咪唑无纺布，研究辐照气氛、辐照剂量、剂量率等因素对接枝效果的影响，优化材料的制备工艺。研究材料对铀和钒的竞争吸附行为，考察pH值、初始浓度、吸附温度、吸附时间等因素对吸附过程的影响，并开展铀和钒的分步洗脱研究。通过吸附动力学、吸附热力学以及光谱分析探讨吸附及脱附机理。对比肟胺基咪唑无纺布和肟胺基无纺布对海水中铀的吸附效果，分析肟胺基咪唑材料用于海水提铀的可行性。项目的开展可以为高效海水提铀吸附剂的制备提供理论依据和实验支持，对推进海水提铀工业化具有重要意义。

海水提铀对核能的持续发展意义重大。研究表明，偕肟胺基无纺布是一种极具应用前景的海水提铀吸附剂。但是海水中的钒会严重影响铀在偕肟胺基材料上的吸附。为了降低钒对海水提铀的影响，获得更适宜于海水提铀的新型吸附材料，本项目开展了4，5-二肟胺基咪唑无纺布的制备及其对铀和钒吸附性能的研究。.本项目通过共辐照的方法将丙烯酰氯接枝到聚丙烯无纺布表面，考察了辐照气氛、丙烯酰氯浓度以及辐照剂量对接枝率的影响。结果表明辐照气氛对丙烯酰氯的接枝率影响较小，单体浓度和辐照剂量是影响接枝效率的主要因素，丙烯酰氯浓度为70%的甲苯溶液，辐照剂量为10KGy为最适宜的接枝条件。通过酰氯和氨基的反应将2-氨基-4，5-二腈基咪唑修饰到无纺布表面，之后将腈基肟胺化，制备了新型铀吸附材料4，5-二肟胺基咪唑无纺布。利用红外光谱和扫描电镜对材料的组成及形貌进行了表征分析。pH=8.0条件下，开展了4，5-二肟胺基咪唑无纺布对铀的吸附性能研究，考察了吸附时间、铀溶液浓度等因素对吸附效果的影响，吸附过程符合准二级动力学及Langmuir吸附等温模型。4，5-二肟胺基咪唑无纺布对铀钒混合溶液中铀和钒的选择性系数高达107，而偕肟胺基聚丙烯的选择性系数仅为25，说明4，5-二肟胺基咪唑对铀钒混合溶液中铀的选择性远远优于偕肟胺基。.偕肟胺基无纺布对海水中钒的高效吸附是阻碍其用于海水提铀的关键因素，4，5-二肟胺基咪唑无纺布的制备是改善偕肟胺基材料对铀选择性的重要尝试。为海水提铀吸附剂的研制提供了重要的基础数据和理论参考。.项目实施过程中还研究了肟胺基介孔硅和咪唑介孔硅吸附剂的制备及其对铀的吸附行为，讨论了吸附机理。利用介孔硅材料开展了盐湖水样中铀的提取分离研究，盐湖可以视为浓缩的海水，因此盐湖中铀的吸附研究对海水提铀具有重要的参考价值。