微陶材料对铀的吸附特性

采用多种方法对微陶材料进行了表征,分别采用静态法和动态法研究了溶液pH、吸附时间、铀初始浓度、吸附剂用量、解吸流速、吸附剂粒度等因素对微陶材料吸附铀的影响;探究了微陶材料对模拟放射性废水的处理能力。实验结果表明,扫描电镜显示微陶材料底部为层状结构,能谱显示其表面主要成分为铝元素,还有少量(质量分数6.00%)的铁元素;XRD结果显示微陶材料表面无明显Fe的衍射峰;红外光谱显示微陶材料对铀进行了吸附;当pH=5、吸附时间为1h、铀初始质量浓度为100μg/L、微陶材料用量为50mg时,微陶材料对铀的吸附率达到95%以上;动态法中流速和粒度对吸附影响较小;微陶材料对铀的吸附等温线符合Freundlich吸附等温模型;采用准二级反应动力学模型描述微陶材料对铀的吸附,吸附过程主要为化学吸附;微陶材料对模拟放射性废水中铀的吸附率均在90%以上,对锶、铯也有一定的吸附能力。     

偕胺肟基铀吸附材料研究进展

采用吸附材料处理铀矿开采、加工及乏燃料后处理产生的含铀废水和吸附海水中的铀为当前研究热点。吸附材料与铀的结合主要是通过官能团的配位作用，其中偕胺肟基团由于对铀具有特异性响应，而表现出优异的吸附选择性。本文归纳了偕胺肟基团的制备方法，对氰基-羟胺法进行了详细介绍。从吸附材料形态和功能角度详述了现阶段偕胺肟单官能团吸附材料的研究进展，同时对-NH₂和-AO或-COOH和-AO的双官能团协同吸附进行了介绍，并对偕胺肟基团与铀的配位机理进行了简要分析，最后对偕胺肟基吸附材料的基底材料选择、制备方法和特殊功能性进行了展望。     

1,4-丁二偕胺肟在Cu(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)/U(Ⅵ)存在下的官能团转化反应

偕胺肟官能团化的聚合物是当前最有希望工程化应用的海水提铀吸附材料。研究该类吸附材料表面官能团的种类及相关化学反应,能从分子水平为其性能改进及应用研究提供指导。本工作根据该类吸附材料制备、提铀实施、铀洗脱及材料再生的过程,选取1,4 丁二偕胺肟（H2L）作为材料表面二偕胺肟官能团的小分子类似物,以1H核磁共振、单晶X射线衍射以及吸收光谱为主要技术手段,分别研究了H2L在加热、酸碱溶液中,以及Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、U(Ⅵ)存在条件下的官能团转化反应。研究发现,不同条件下H2L可发生不同形式的转化反应,在Cu(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)存在下可转化为2,5 二亚氨基吡咯烷 1 醇形式,在U(Ⅵ)存在下可转化为丁二酰亚胺二肟形式。这些结果进一步加深了对偕胺肟类材料表面官能团转化反应的理解,并提供了一种由二偕胺肟官能团转化为与铀亲和能力更强的酰亚胺二肟官能团的新途径。     

氧化石墨烯对U(Ⅵ)的吸附

氧化石墨烯由于具有高比表面积和大量含氧功能基团，在放射性核素的高效富集方面引起广泛的关注。利用自制的氧化石墨烯作为吸附剂，研究了不同实验条件下对放射性废水中U(Ⅵ)的吸附行为，研究了pH、离子强度、温度和氧化石墨烯浓度对U(Ⅵ)吸附的影响。结果表明，氧化石墨烯对U(Ⅵ)的吸附主要是形成内层表面络合物，具有很强的去除能力，是目前所有材料中对U(Ⅵ)吸附能力最强的材料之一。吸附后的石墨烯经强酸处理后可以实现循环利用，而且吸附能力没有明显降低，但是弱酸处理不能使吸附的铀从石墨烯表面解吸。随着未来技术的发展，氧化石墨烯能够低成本大量制备后，在放射性废水处理中将具有重要的应用前景。     

海水提铀的研究进展

本文综述了近年来国内外在海水提铀领域的研究进展。目前国内外海水提铀多以含肟类官能团的吸附材料为主要研究对象,其中日本已将偕胺肟基聚乙烯纤维骨架吸附剂应用于半工业化实验。此外,近年来国际上研制的有机-无机杂化材料以及一些生物类吸附剂对海水中的铀也具有较高的吸附能力。本文还介绍了国内外海水提铀装置的研究现状,并对海水提铀的研发进行了展望。     

氧化石墨烯材料对水溶液中放射性元素的吸附去除研究进展

作为一种高效的新型吸附材料，氧化石墨烯由于具有巨大的比表面积和丰富的含氧官能团等特性，在放射性元素的吸附去除中展现出巨大的应用潜力。本文主要介绍了氧化石墨烯及其复合材料的结构性质与制备方法，并对其在水溶液中吸附去除放射性元素铀、钍、铕的研究进行了综述，通过表面改性或与其它功能性材料复合可显著提高对放射性元素的吸附去除性能，并对吸附机理进行了总结，最后展望了今后的研究方向并提出了建议。     

RGO/FeOOH凝胶制备及其对铀的吸附性

三维(3D)石墨烯复合纳米材料由于具有极佳的物理化学特性而被广泛研究。本文利用Fe(II)离子还原自组装制备3D还原氧化石墨烯与羟基氧化铁(RGO/FeOOH)复合材料,并将材料应用于铀的吸附研究。结果表明,复合材料吸附容量对pH具有很强的依赖性,且当pH为5.5时吸附容量可达115 mg·g-1;在溶液中加入NaClO4并未影响材料的吸附性;研究材料吸附铀(VI)的等温线,发现材料的吸附动力学符合双Langmuir模型曲线;通过离子选择性研究发现RGO/FeOOH复合材料对铀和铅具有较好的选择性。因此,可将此材料用于放射性废水中重金属离子的去除。     

水热炭接枝紫脲酸铵对铀(Ⅵ)的吸附性能

选用葡萄糖为炭源,在180℃下反应36h得到水热炭(HTC),后经热处理、胺化和接枝紫脲酸铵合成了一种新的水热炭基吸附剂(Mu-HTC)。通过Boehm滴定分析,热处理后的水热炭表面羧基含量增加近六倍;红外光谱分析证实紫脲酸铵被成功接枝在水热炭上;扫描电镜监测整个合成过程,水热炭球的形貌和粒径没有发生显著变化。根据Langmuir等温吸附方程,该吸附剂对铀(Ⅵ)理论吸附容量为102.05mg/g。在模拟放射性废液的共存离子竞争吸附中,对铀(Ⅵ)的吸附容量占总吸附容量的72.8%,具有较好的选择性。该吸附剂可用于含铀废水的净化处理或从水体中回收铀资源。     

含氨放射性废水吹脱法除氨研究

采用吹脱除氨工艺,对高温气冷堆燃料元件二氧化铀核芯颗粒生产中产生的含氨工艺放射性废液进行了除氨处理研究。分析了废水pH、加碱量、加热和吹脱时间等因素对吹脱除氨效果的影响,于80℃、吹脱3 h后,废液的除氨效率可超过95%。对除氨后的废液体系进行了阴离子交换树脂吸附铀的静态实验,结果表明,树脂对铀吸附容量较未除氨时有明显提高。     

铀浓缩厂放射性废物管理与最小化实践

介绍了某铀浓缩厂含铀放射性废物管理现状及放射性废物最小化方面的应用实践。放射性废物分类收集,集中处置,减少放射性废物的体积及产生量是基本要求。采用5%的Na₂CO₃和30% H₂O₂混合液以及清水对放射性污染管道、阀门等进行清洗,使α表面污染≤0.4 Bq/cm²,清洗液厂内循环利用。通过除锈清洗液再利用、水压试验水再利用及容器清洗工艺优化改进等措施,单台容器平均废液产生量减少35%左右,从源头上控制了含铀废液的产生量。小容器处理工艺由湿法改为干法,废水产生量减少了90%;大容器清洗过程中,除锈液可重复利用5次,可使得除锈废液的产生量减少80%左右。提高吸附尾液循环利用比,减少了废水的产生量。采用钙盐联合沉淀法处理废水,废渣年产生量平均减少20%,废水处理合格率大大提高。在此基础上,介绍了实现含铀放射性废物最小化的几点思路,并提出相关措施。     

海水提铀用偕胺肟基纤维吸附材料的研究进展北大核心CSCD

铀是发展核能不可或缺的重要元素。因陆地铀储量有限而通过海水提铀能够有效解决这一问题。研究发现偕胺肟基(AO)吸附材料对铀酰离子的吸附性能优异。本文总结了国内外对AO基纤维吸附材料的研究进展,分析了AO基纤维吸附材料的制备方法和吸附性能,同时也分析了该类材料的发展进程与走向,对目前AO基纤维吸附材料工业化存在的问题进行了讨论,最后对未来海水提铀的发展进行了展望。     

磺酰基桥联杯［4］芳烃多孔配位笼对海水中U(Ⅵ)的快速吸附

设计合成具有较强铀酰离子结合能力、较快吸附动力学的多孔框架配合物对于海水中铀吸附具有重大的意义。利用对叔丁基磺酰基桥联杯［4］芳烃（H4TC4A SO2）、六水氯化钴和1,3 二（2H 四氮唑 5 基）苯（H2L）在溶剂热的条件下构筑了一例长方体状杯芳烃基多孔配位笼（Co16）,并用于对海水中铀酰离子的吸附。对Co16吸附剂进行U(Ⅵ)吸附实验发现,Co16吸附剂在较宽的pH范围内对U(Ⅵ)具有优异的吸附能力,并在90 min内达到吸附平衡,且符合准二级动力学模型。吸附等温线较好地符合Langmuir模型,表明Co16吸附剂对U(Ⅵ)的吸附属于单层吸附,且对U(Ⅵ)的吸附容量高达54731 mg/g。热力学实验表明,Co16吸附剂对U(Ⅵ)的吸附属于自发吸热的行为。把该材料置于真实海水中20 d后,其在真实海水中的吸附容量可达488 mg/g。以上结果表明,Co16吸附剂在海水铀吸附方面具有巨大的应用潜力。     

硅胶吸附处理含高浓度硝酸根的含铀工艺废液

利用硅胶对铀的吸附作用,实现了对同时含高浓度硝酸根及微量铀的放射性废液中铀的回收。利用模拟废液进行静态实验,研究了溶液pH值、铀初始浓度、硝酸盐浓度及硅胶比表面积对吸附效果的影响。结果表明：溶液pH值增大有利于硅胶对铀的吸附;而溶液中铀初始浓度的升高会使铀在硅胶上的吸附效率降低;pH值为8.1时的吸附过程符合Freundlich等温吸附模型;硝酸根在硅胶上不吸附,且对铀的吸附几乎无影响;具有较大比表面积的硅胶有利于铀的吸附。利用实际工艺废液进行的动态柱实验结果表明,当pH值为8.1时,硅胶对铀的吸附容量可达22.3 mg/g。吸附在硅胶上的铀可被1 mol/L的硝酸溶液淋洗下来,解吸效率达近100%。     

电子转移活化再生催化剂原子转移自由基聚合法制备吸附剂及其吸铀性能

为满足我国核电事业的发展需求,从海水中提取铀尤为重要。海水中约有45亿吨铀,约是陆地铀资源的千倍。偕胺肟基对铀酰离子有很强的络合能力及较高的选择性,是良好的铀酰离子吸附官能团,因此,偕胺肟基吸附剂的制备是海水提铀的关键步骤之一。以聚氯乙烯（PVC）为基材,通过电子转移活化再生催化剂原子转移自由基聚合（ARGET ATRP）方法合成偕胺肟基纤维吸附剂（PVC-AO）,控制丙烯腈（AN）的用量,制得不同接枝率的吸附剂,用红外光谱分析表明,腈基成功转化为偕胺肟基,用扫描电镜观察不同接枝率吸附剂的表面形貌变化,并用制得不同接枝率吸附剂开展了不同实验温度、不同初始铀酰离子浓度和不同pH条件下的实验,探究了不同接枝率偕胺肟基吸附剂对铀吸附性能的影响。结果表明：偕胺肟基吸附剂吸附铀酰离子的最佳pH为5~6;随着吸附剂接枝率的增加,饱和吸附量和吸附速率均增加,接枝率为5 811%的吸附剂吸附量达到111 mg/g;但随着吸附剂接枝率增加,吸附剂表面产生的凝胶物质会阻碍吸附剂对铀酰离子的吸附。     

抗生物污损型海水提铀材料研究进展北大核心CSCD

随着“碳达峰”和“碳中和”两大发展目标的提出,核能作为成熟的清洁能源将在我国能源结构中扮演越来越重要的角色。铀作为最重要的核燃料资源,是核电可持续发展的基石。随着陆地铀矿资源的日益匮乏,为保证核燃料的长期充足供应,高效利用海洋铀资源是解决铀供应问题的有效手段之一。然而,海洋中大量的微生物会对提铀材料的结构造成破坏并严重影响材料的吸附性能,海洋生物污损对海水提铀的实施带来了极大的挑战。因此,开发抗生物污损型提铀材料对真实海水提铀的实施至关重要。本文综合总结了近年来各类抗生物污损型提铀材料的研制和发展,以及不同类别的抗生物污损材料的作用机理,并结合发展现状对抗生物污损提铀材料的进一步发展提出了展望。     

辐射接枝制备聚丙烯纤维基海水提铀吸附剂

采用电子束预辐射接枝法将丙烯腈和丙烯酸接枝于聚丙烯(Polypropylene,PP)纤维上,并探讨了吸收剂量和反应温度对接枝率的影响。随后通过偕胺肟化反应制备出含偕胺肟基和羧基的PP纤维吸附剂。红外光谱数据表明,丙烯腈和丙烯酸成功接枝到PP纤维上,偕胺肟化反应将腈基转化为偕胺肟基,同时对改性前后PP纤维的表面形貌和热性能进行了表征。厦门海域真实海水吸附性能测试结果表明,所制备的PP纤维吸附剂铀吸附容量最高可达到0.81 mg·g~(-1)(吸附时间为68 d),PP纤维吸附剂的铀吸附容量与其接枝率和偕胺肟基密度不呈正相关。     

Uranium Extraction from Sea Water with Composite Adsorbents, (IV)

Composite hydrous titanium(IV)-iron(II) oxides prepared by precipitation from homogeneous solutions were studied with a view to developing magnetic adsorbents for uranium extraction from sea water.

Higher uranium adsorption capacity was registered with homogeneous than with heterogeneous solution used for preparing the oxide. The adsorbents for uranium prepared from homogeneous solution moreover were found to require the copresence of urea and a suitable anion such as SO^2- ₄, in order to provide strongly active adsorption of uranium.

The value of saturated magnetization of the composite hydrous oxides decreased with increasing titanium mole fraction up to 0.75, increase of the titanium mole fraction had, on the other hand, the effect of enhancing uranium adsorption capacity, which however saturated beyond 0.75 titanium mole fraction.

The change of enthalpy brought by the uranium adsorption on the composite hydrous titanium (IV)-iron (II) oxides was 10 kcal/mol, and the amount of change independent of the conditions of precipitation.     

低温吸附法分离氦气流中氢同位素的实验研究

采用穿透曲线法研究了液氮温度下活性炭、碳分子筛和碳纳米纤维对氢同位素的吸附等温线和同位素效应。结果表明：活性炭和碳分子筛都是良好的吸附剂，碳纳米纤维对氢同位素的吸附量太低而不具备工程应用的可能性。实验还对吸附剂进行了改性处理，考察了改性吸附剂对氢同位素的吸附性能。