高铀/钒吸附容量比纤维吸附剂的研制及吸附机制研究

基本信息
批准号:11605275
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:李荣
学科分类:
依托单位:中国科学院上海应用物理研究所
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李诚,王洪龙,庞利娟,张明星
关键词:
X射线吸收精细结构二氨基马来腈超高分子量聚乙烯纤维低能电子束辐射接枝铀/钒吸附容量比
结项摘要

In the process of extracting uranium from seawater, fibrous adsorbents with amidoximate and carboxyl ligands possess some shortcomings, such as low adsorption capacity ratio of uranium to vanadium and vanadium ions difficult to desorb, which seriously influence its uranium adsorption performance and recycling efficiency. In this project, Ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) fiber will be selected as a substrate owing to its high tensile strength. Diaminomaleonitrile (DAMN) will be immobilized onto UHMWPE fiber through low energy electron beam irradiation induced graft polymerization technique. Subsequently, the UHMWPE-DAMO fibrous adsorbent will be fabricated by the amidoximation reaction. The adsorption capacity ratio of uranium to vanadium and uranium adsorption capacity of UHMWPE-DAMO fibrous sorbent will be evaluated via simulated seawater flowing adsorption platform and natural seawater adsorption platform. The coordination mode between UHMWPE-DAMO fibrous adsorbent and uranium/vanadium will be carefully studied based on analysis of X-ray absorption fine structure (XAFS) data, in order to illustrate its adsorption mechanism. The experimental conditions will be systematically optimized in an attempt to achieve the adsorption capacity ratio of uranium to vanadium of 5 to 1 and the uranium adsorption capacity of 3 mg-U/g-ads (30 days) in natural seawater.

含偕胺肟基和羧基的纤维吸附剂在海水提铀过程中,存在铀/钒吸附容量比低和钒洗脱条件苛刻导致纤维强度下降等不足之处,严重影响吸附剂的铀吸附性能和循环利用效率。本项目拟选用高强度的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维作为基材,利用低能电子束辐射接枝改性的方法,将二氨基马来腈(DAMN)嫁接于UHMWPE纤维上,结合偕胺肟化反应,制备出含DAMO功能分子的UHMWPE纤维吸附剂(UHMWPE-DAMO)。依托模拟海水流动吸附平台和天然海水吸附平台,评估UHMWPE-DAMO纤维吸附剂的铀/钒吸附容量比和铀吸附容量。基于X射线吸收精细结构(XAFS)分析测试手段,研究UHMWPE-DAMO纤维吸附剂与铀、钒的配位方式,阐明其吸附机制。通过优化实验条件,筛选出在天然海水中铀/钒吸附容量比大于5:1和铀吸附容量大于3 mg-U/g-ads(30天)的UHMWPE-DAMO纤维吸附剂。

项目摘要

本项目在执行期间,利用辐射接枝技术并结合化学改性制备了UHMWPE-DAMO纤维,研究了接枝反应参数对GMA接枝率的影响和EDA开环反应条件对开环率的影响,优化了UHMWPE-DAMO纤维制备工艺;基于辐射接枝法制备了含不同AO基和AA摩尔量的UHMWPE-g-P(AO-co-AA)纤维;采用辐射接枝法制备了含不同共聚单体(MAA、ITA、AA和AAm)的AO基PE无纺布;通过辐射接枝法制备了含不同AO基和MAA摩尔量的UHMWPE-g-P(AO-co-MAA)纤维。采用SEM、ATR-FTIR、13C-NMR、XPS、DSC、TGA、单丝拉力仪等对吸附材料进行表征测试,掌握吸附材料的理化性能与结构信息。开展了实验室模拟海水和真实海水吸附实验,利用ICP-AES测试手段评估材料的铀吸附性能。基于XPS和EXAFS表征手段对活性官能团与铀酰离子的配位结构进行表征,阐明材料吸附铀的机理机制。UHMWPE-DAMO纤维接枝GMA优选条件为:吸收剂量为150 kGy,反应温度为65℃和反应时间为2h;EDA开环优选条件为:EDA浓度为30vol%,反应温度为70℃和反应时间为0.5h。UHMWPE-DAMO纤维表现出优异的铀/钒吸附选择性。共聚单体协同吸附铀性能依次为MAA、ITA、AA和AAm。XPS表征结果证实UHMWPE-DAMO纤维通过偕胺肟基中“NH2”与“OH”与铀酰离子进行配位从而实现对铀酰离子的富集。EXAFS表征结果表明UHMWPE-g-P(AO-co-AA)纤维通过偕胺肟基取代碳酸铀酰中的碳酸根实现对铀酰离子的富集,U-O(AO)和U-N(AO)配位键主要是铀5f/6d轨道与N(AO)或O(AO)的2p轨道相互作用的结果。本项目研制了一系列海水提铀用AO基聚合物吸附材料,并系统研究了材料的制备工艺、表征测试了材料的理化性能、评估了材料在不同海域的吸附性能和探讨了材料的铀吸附机理机制,为制备高铀/钒吸附选择性的海水提铀材料提供了理论依据和技术参考。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

Intensive photocatalytic activity enhancement of Bi5O7I via coupling with band structure and content adjustable BiOBrxI1-x

Intensive photocatalytic activity enhancement of Bi5O7I via coupling with band structure and content adjustable BiOBrxI1-x

DOI:10.1016/j.scib.2017.12.016
发表时间:2018
3

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
4

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
5

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

DOI:10.19701/j.jzjg.2015.15.012
发表时间:2015

李荣的其他基金

批准号:31760370
批准年份:2017
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21801071
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41601472
批准年份:2016
资助金额:14.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71401081
批准年份:2014
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81870159
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:81774260
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:81900501
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81803170
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41907166
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81102284
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81102273
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41502103
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31501207
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31460183
批准年份:2014
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11105152
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31572212
批准年份:2015
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:41101231
批准年份:2011
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81802897
批准年份:2018
资助金额:20.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39870795
批准年份:1998
资助金额:12.00
项目类别:面上项目
批准号:81272546
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:81772822
批准年份:2017
资助金额:45.00
项目类别:面上项目
批准号:30371390
批准年份:2003
资助金额:18.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

新型醛类VOCs高吸附容量的Amine@MOFs材料的研制及其吸附机理研究

批准号:21406086
批准年份:2014
负责人:张志娟
学科分类:B0804
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

选择性吸附海水铀的纳米生物吸附剂的制备及性能研究

批准号:91326106
批准年份:2013
负责人:丁德馨
学科分类:A3010
资助金额:90.00
项目类别:重大研究计划
3

基于UHMWPE纤维的海水提铀吸附材料制备及铀吸附性能研究

批准号:11275252
批准年份:2012
负责人:吴国忠
学科分类:A3010
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
4

新型生物吸附剂处理含铀废水研究

批准号:11205216
批准年份:2012
负责人:白静
学科分类:A3010
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目