氧化石墨烯/聚氨酯泡沫基活性复合材料高效吸附放射性核素的机理研究

The radionuclides can easily transfer in the aqueous environment, causing great potential threats to ecological environment and human health. Therefore, it has become an urgent problem to synthesize and study novel materials with outstanding properties such as simpleness and high efficiency, environmental friendliness, economic rationality and easy recovery to treat radioactive wastewater. In this project, we keep a watchful eye on high sorption capacity of graphene oxide toward radionuclides, high selectivity of amidoxime and magnesium aluminum double hydroxide toward uranium and technetium and easy separation of polyurethane foam. Therefore, graphene oxide/polyurethane foam-based composites will be prepared，achieving complement each other's advantages. The effects of environmental conditions on sorption of uranium and technetium on the composites will be investigated by batch technique. The sorption mechanisms of uranium and technetium on the composites will be explained by combining batch experiments and microscopic characterizations. The relationship between the structure, composition and surface functional groups of the composites and chemical forms and microstructures of uranium and technetium will be disclosed. The findings will help providing theoretical guidance for the radioactive wastewater treatment.

放射性核素在水体中极易迁移, 对生态环境和人类健康有着极大的潜在威胁。因此，制备和研究简单高效、环境友好、经济合理以及回收方便的新型材料对于放射性废水的处理具有重大的意义。本项目充分利用氧化石墨烯对放射性核素的高吸附性、偕胺肟和镁铝双氢氧化物对放射性核素铀和锝的高选择性以及聚氨酯泡沫的易分离性，通过构筑氧化石墨烯/聚氨酯泡沫基复合材料，实现材料性能的优势互补。本项目拟采用批试验法研究环境条件对铀和锝在该复合材料上吸附的影响机制；采用静态试验和光谱表征相结合，从宏观和微观两个层面解释该复合材料对铀和锝的吸附机理，揭示复合材料的结构、组成和表面官能团与铀和锝的吸附形态和微观结构间的内在关联规律，为放射性废水的处理提供有意义的理论指导。

放射性核素在水体中极易迁移, 对生态环境和人类健康有着极大的潜在威胁。因此，制备和研究简单高效、环境友好、经济合理以及回收方便的新型材料对于放射性废水的处理具有重大的意义。本项目采用三种设计路线构筑氧化石墨烯海绵泡沫材料，并以此为基底引入偕胺肟和镁铝双氢氧化物合成了偕胺肟/氧化石墨烯海绵泡沫复合材料和镁铝双氢氧化物/氧化石墨烯海绵泡沫复合材料。我们充分利用氧化石墨烯对放射性核素的高吸附性、偕胺肟和镁铝双氢氧化物对放射性核素铀和锝的高选择性以及氧化石墨烯海绵泡沫的易分离性，通过构筑氧化石墨烯海绵泡沫基复合材料，实现材料性能的优势互补。本项目采用静态试验和光谱表征相结合，从宏观和微观两个层面解释了该复合材料对铀和锝的吸附机理，揭示复合材料的结构、组成和表面官能团与铀和锝的吸附形态和微观结构间的内在关联规律。研究结果表明铀和锝在氧化石墨烯海绵泡沫基复合材料上的吸附受环境条件(pH、平衡时间、离子强度、吸附剂浓度和温度等)影响显著。氧化石墨烯海绵泡沫基复合材料具有高吸附性、高选择性和易分离性，在放射性废水的处理中有很强的实际应用前景。