预辐照接枝丙烯酸与丙烯酰胺改性苎麻纤维及其吸附铜离子性能研究

将丙烯酸(AA)与丙烯酰胺(AM)通过预辐照接枝在苎麻纤维上,通过协同作用提高其接枝率,并研究了其对Cu2+的吸附性能。傅里叶红外光谱(FT-IR)对苎麻纤维表面分析结果显示,AA及AM成功接枝在苎麻纤维上,吸收剂量为35kGy时,接枝率可达151%(AA与AM浓度比为1∶1)。对Cu2+的吸附实验结果表明,接枝后的苎麻纤维在吸附反应初期,Cu2+吸附量迅速增加,20~30min增加速度变缓,30min后趋于饱和;随着温度升高,吸附量迅速增加,但温度高于40℃后,吸附量不再增加;吸附量随初始Cu2+浓度的增加而增大,在初始浓度为1 000mg/L的Cu2+溶液中,苎麻纤维的Cu2+吸附量可达14.40mg/g。     

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。     

偕胺肟基超高分子量聚乙烯纤维对含氟含铀溶液中铀的吸附性能研究

铀浓缩过程中产生的含氟含铀废水中铀浓度较高,需将铀浓度降至可排放的限定值以下,以避免污染水生生态系统,进而对人体健康造成威胁。采用电子束预辐射接枝法将丙烯腈与甲基丙烯酸接枝于超高分子量聚乙烯纤维(Ultra-high Molecular Weight Polyethylene,UHMWPE)上,并通过胺肟化反应制备出偕胺肟基(Amidoxime,AO)吸附材料。利用红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电镜对改性前后UHMWPE纤维的化学结构及表面形貌进行表征,评估AO基UHMWPE纤维对模拟含氟含铀废水中铀酰离子的吸附性能。试验结果表明:AO基UHMWPE纤维对铀酰离子的吸附行为遵循准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型;铀饱和吸附容量可达151.98 mg?g-1(铀初始浓度:40 mg?L~(-1);氟离子浓度:10 g?L~(-1);吸附剂:0.2 g?L~(-1);吸附时间:21 d),与理论饱和吸附容量(153.85 mg?g-1)基本吻合;增加吸附剂的用量(1.5 g?L~(-1))可使铀酰离子的去除率达到99.93%,残余铀酰离子浓度为28μg?L~(-1),符合国家排放标准(50μg?L~(-1))。     

功能化ZIF-90对模拟废液中Co(Ⅱ)的吸附性能

为开发一种兼具高选择性、大吸附容量和快速吸附能力的吸附剂以高效处理放射性废液,本文通过合成后改性,将金属有机框架(MOFs)材料ZIF-90上的游离醛基与硫代氨基脲(TSC)进行缩合,进一步合成了功能化的MOFs材料ZIF-90-TSC。采用扫描电镜、热重分析、N₂吸附-解吸、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱对该材料进行了表征,并研究了其对模拟废水中Co(Ⅱ)的吸附性能。结果表明：在初始pH=6.70、温度303 K、Co(Ⅱ)初始浓度500 mg/L条件下,ZIF-90-TSC对Co(Ⅱ)的最大吸附量为151.23 mg/g;在多金属离子溶液中ZIF-90-TSC对Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)表现出选择性吸附。热力学和动力学分析表明,ZIF-90-TSC对Co(Ⅱ)的吸附过程是自发、吸热的过程,符合准二级化学吸附和Langmuir单分子层吸附。因此ZIF-90-TSC在吸附处理放射性废液中的Co(Ⅱ)有一定的应用前景。     

4-氨基-1,2,4-三氮唑改性超高分子量聚乙烯纤维对Au(Ⅲ)的吸附机理

利用预辐射接枝技术将4-氨基-1,2,4-三氮唑(ATZ)引入到超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维上,制备成4-氨基-1,2,4-三氮唑改性超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE-g-(GMA-ATZ))。探讨溶液初始pH对UHMWPE-g-(GMA-ATZ)纤维吸附Au(Ⅲ)的影响和ATZ改性UHMWPE纤维对Au(Ⅲ)的吸附机理。研究表明,在Au(Ⅲ)质量浓度为50 mg/L、吸附剂为2 g/L的条件下,当溶液pH=2.0时,Au(Ⅲ)的吸附效率达到了98.7%;扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线吸收近边结构(XANES)结果显示金元素主要以金单质颗粒存在于纤维上,傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析发现吸附Au(Ⅲ)后亚氨基团(-NH-)消失,羧基产生。综合得到UHMWPE-g-(GMA-ATZ)纤维对Au(Ⅲ)的吸附机理是基于Au(Ⅲ)与纤维上的-NH-发生氧化还原反应,并伴随着羧基的生成,同时Au(Ⅲ)被还原为Au(0)。该功能纤维开辟出一种简单高效的从废水中回收贵金属元素的有效途径。     

ZIF-67对模拟废水中Co(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的吸附研究

为开发出对放射性废液中长寿期活化产物具有高效选择性的吸附剂,在室温下制备了金属-有机框架（MOFs）材料ZIF-67,并对该材料进行了热稳定性测试以及结构的表征。首次考察了初始pH值、吸附时间和溶液初始浓度等因素对ZIF-67吸附Co(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的影响。结果表明：ZIF-67属于微孔材料,具有良好的水热稳定性。在pH为6.0、温度为30℃、初始浓度为500 mg/L的条件下,ZIF-67对Co(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的饱和吸附容量分别达到305.63 mg/g和197.43 mg/g。ZIF-67在混合金属离子溶液中对Co(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)具有良好的选择吸附性能。因此,ZIF-67在实际放射性废液中活化产物的处理中有良好的应用前景。     

偕胺肟基聚乙烯无纺布的制备及其铀吸附性能

以聚乙烯(PE)无纺布为基材,通过电子束预辐射接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯,然后依次与乙二胺、马来酸酐反应,再经过偶氮二异丁腈引发丙烯腈聚合,最后经过偕胺肟化成功地制备了一种新型偕胺肟基PE无纺布吸附材料(PE-g-AO)。通过全反射红外光谱仪、X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜对PE无纺布改性前后的化学结构和微观形貌进行了表征。结果表明:PE-g-AO无纺布对模拟含氟含铀溶液中铀酰离子的吸附容量为71.92 mg/g (铀初始浓度:20 mg/L;NaF:2.0 g/L;吸附剂:0.2 g/L;吸附时间:216 h);当吸附剂用量为1.0 g/L时,溶液中的铀酰离子基本被全部吸附,残留浓度为0.04 mg/L,达到国家排放标准;该吸附材料在UO₂²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺多离子溶液中对UO²²⁺离子具有较好的铀吸附选择性。     

磷酸酯功能化超高分子量聚乙烯纤维的制备及其铀吸附性能

通过预辐射接枝技术将甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）引入到超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维表面,然后与（2-氨基乙基）膦酸二乙酯进行开环反应,从而制备出应用于含铀废液处理的磷酸酯功能化超高分子量聚乙烯（UHMWPE-g-DEPP）纤维。采用X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、热重分析仪（TGA）和扫描电镜（SEM）等对改性前后纤维表面的化学结构、组成、热稳定性以及微观形貌等性能进行表征分析。为了研究该纤维对含铀废液中微量铀的去除性能,重点考察了起始溶液p H、初始离子浓度、吸附时间和温度等因素的影响。实验结果表明：UHMWPE-g-DEPP在室温条件下8 h可达到吸附平衡;在25℃、pH=5.0、m/V=0.2 g/L的条件下吸附量达到最大（113.2 mg/g）。该吸附过程遵循准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,且该纤维表现出良好的循环使用性能和吸附选择性能。     

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111mg/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。     

含有季铵盐的超高分子量聚乙烯纤维对 Au（III）的吸附效应

利用预辐射接枝技术制备含有季铵盐官能团的超高分子量聚乙烯(UHMWPE-g-P(GMA-co-MA)-TETA- GTA)纤维。研究该纤维对Au(III)的吸附性能,重点考察了起始溶液的pH值、初始Au(III)离子浓度和温度对吸附容量的影响。实验结果表明,UHMWPE-g-P(GMA-co-MA)-TETA-GTA 纤维对 Au(III)的吸附速率较快、吸附容量大,180 min内能够达到吸附平衡;在溶液的pH值为3时吸附容量最大(355 mg/g)。该吸附过程符合准二级动力学模型和和Langmuir等温吸附模型,吸附反应是一个熵减少的放热反应。     

含有季铵盐的超高分子量聚乙烯纤维对Au(Ⅲ)的吸附效应

利用预辐射接枝技术制备含有季铵盐官能团的超高分子量聚乙烯(UHMWPE-g-P(GMA-co-MA)-TETAGTA)纤维。研究该纤维对Au(III)的吸附性能,重点考察了起始溶液的p H值、初始Au(III)离子浓度和温度对吸附容量的影响。实验结果表明,UHMWPE-g-P(GMA-co-MA)-TETA-GTA纤维对Au(III)的吸附速率较快、吸附容量大,180 min内能够达到吸附平衡;在溶液的p H值为3时吸附容量最大(355 mg/g)。该吸附过程符合准二级动力学模型和和Langmuir等温吸附模型,吸附反应是一个熵减少的放热反应。     

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。     

辐射接枝改性制备功能无纺布用于酸性溶液中Au(Ⅲ)的选择性吸附

为实现酸性溶液中Au(Ⅲ)的选择性回收，本研究以聚乙烯/聚丙烯（PE/PP）皮芯结构无纺布为基材，通过丙烯腈与丙烯酸的辐射接枝以及硫化钠改性制备得到含硫代酰胺基和羧基的双官能化无纺布吸附材料。通过红外光谱、热重分析、扫描电镜、能谱分析、接触角测定、X射线光电子能谱和X射线衍射等测试对改性无纺布的结构与性能进行表征。通过批量吸附试验对改性无纺布的吸附性能进行测定。结果表明：改性无纺布在较宽pH范围（2～7）内具有良好的Au(Ⅲ)吸附能力；在共存金属离子体系中具备良好的Au(Ⅲ)选择性，选择系数介于55.00～2 429.17，金回收率可达98.5%；改性无纺布的饱和Au(Ⅲ)吸附容量为133.91 mg/g，吸附行为符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型；Au(Ⅲ)在吸附中可被还原为以晶体形式存在的Au(0)；通过对吸附后样品的简单高温处理可去除吸附材料，实现金的回收。     

亲水型偕胺肟吸附剂的ARGET-ATRP可控制备及其对铀的吸附性能

吸附剂的制备是海水提铀的关键。本文以聚氯乙烯（PVC）为基材,采用电子转移活化再生原子转移自由基聚合（ARGET-ATRP）方法在PVC上引入偕胺肟（AO）和丙烯酸叔丁酯（tBA）基团,合成了偕胺肟基纤维吸附剂（PVC-AO-tBA）。在不同温度、铀溶液浓度和pH值条件下进行了PVC-AO-tBA吸附铀的实验研究,探讨了亲水单体tBA的引入对AO吸附剂吸铀性能的影响。结果表明,在同等条件下,PVC-AO-tBA对铀的吸附量由PVC-AO的109 mg/g提高到170 mg/g;PVC-AO-tBA对酸碱度的适应范围更宽,最佳pH值由6扩展到4~6。动力学分析结果表明,吸附速率也有了明显上升。值得注意的是,在与海水酸碱度接近的弱碱性环境下,平衡吸附量由39 mg/g提高到71 mg/g,可见吸附效果得到明显提升。     

偕胺肟基高分子材料的可控合成及对铀的吸附性能研究

以二乙烯基苯和对氯甲基苯乙烯为原料制备基材,采用原子转移自由基聚合的方法接枝丙烯腈,最后氰基用盐酸羟胺还原并经碱处理后制得偕胺肟基高分子材料,采用傅里叶变换红外光谱FTIR、扫描电镜SEM分别测试吸附剂的化学成分和吸附剂的表面形貌,并考察了其对水溶液中铀的吸附性能。结果表明:在吸附剂与浓度50×10^-6(ppm)的铀酰离子溶液的体积比为2∶1(g/L)时吸附效率最好;在此配比下,当pH=4时,吸附量最好,可达24.2 mg/g,吸附平衡时间为1.5 h,二级动力学模型能更好地拟合其对铀吸附。     

聚丙烯胺肟螯合纤维的辐射合成及其对Pb(Ⅱ)离子的吸附性能

采用预辐照接枝法,在空气或氮气气氛下利用电子束对聚丙烯纤维进行辐照。然后,将样品置于4种不同溶剂(水、甲醇、正丁醇、10％甲醇水溶液)的丙烯腈溶液体系中进行接枝反应,并通过与盐酸羟胺溶液反应,引入胺肟基团,获得一种机械性能较好的偕胺肟螯合纤维(PPAO)。最后浸于硝酸铅标准溶液中,测定其对铅的吸附量。结果表明,接枝率与预辐照气氛、反应温度、反应液体积、单体浓度都有密切关系。聚丙烯纤维在水溶液和10％甲醇水溶液中接枝率较高。当纤维在空气中预辐照,丙烯腈单体体积浓度为30％,温度为70℃时,聚丙烯纤维的接枝率最高;对Pb(Ⅱ)的吸附容量为0．362mg／g(纤维)。     

磷钼酸铵负载聚丙烯无纺布吸附剂的辐射接枝法制备及其对Cs(Ⅰ)的吸附性能

采用电子束引发预辐射接枝法,将甲基丙烯酸环氧丙酯(GMA)接枝到聚丙烯(PP)无纺布上,接枝同时将磷钼酸铵(AMP)物理包裹到接枝聚合链缝隙中,生成了负载有AMP的PP-g-GMA接枝物(PP-gGMA@AMP),AMP负载率为5.72%,GMA接枝率为32.41%。研究发现:在pH=6时,PP-g-GMA@AMP对Cs(Ⅰ)的吸附效率达到最大为97.23%;吸附剂PP-g-GMA@AMP的吸附动力学行为符合准二级动力学方程,吸附过程符合Langmuir吸附等温模型,理论最大吸附容量为2.59 mg/g;PP-g-GMA@AMP具有良好的重复利用性,重复利用3次吸附容量仅降低9.91%;Na(Ⅰ)、Ca(Ⅰ)和Mg(Ⅱ)溶液中,吸附剂对Cs(Ⅰ)依旧具有很强的选择性吸附能力,吸附平衡时,Cs(Ⅰ)的分配系数达120.45,Na(Ⅰ)、Mg(Ⅱ)和Ca(Ⅱ)的分配系数仅为2.71、1.23和1.84。根据分配系数的差异,通过0.5 mol/L NH₄Cl溶液洗脱,实现了Cs(Ⅰ)和Na(Ⅰ)、Mg(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)的动态柱色谱分离,并将Cs(Ⅰ)流出液体积浓缩至进料...     

预辐射聚丙烯纤维接枝N-异丙基丙烯酰胺及其对Fe(II)离子的吸附

采用预辐射接枝法,将N?异丙基丙烯酰胺(N-Isopropylacryamide,NIPAAm)接枝于聚丙烯纤维。研究了不同条件下接枝纤维对亚铁离子的吸附和解吸附情况。结果表明,在较低温度(5℃)及pH≈0条件下,接枝纤维对金属离子(Fe2 )具有良好的吸附性能;而在较高温度(50℃)下pH≈3时,被吸附的Fe2 几乎能被较完全解脱下来。     

磁性富羧基碳复合材料的制备及对Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)和U(Ⅵ)的吸附

采用溶剂热法制备了富羧基碳,随后通过化学共沉淀法合成了磁性富羧基碳复合材料。利用透射电子显微镜(TEM)、红外光谱分析(FTIR)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、热重差热分析(TGA)、zeta电位分析及比表面积(BET)等手段对磁性富羧基碳的形貌、组成、结构、磁性以及表面电荷特性等进行了表征,并考察了富羧基碳和磁性富羧基碳对Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)和U(Ⅵ)的吸附性能。结果表明:富羧基碳经磁性改性后表面负载了铁氧化物纳米颗粒,比表面积由29.2m2/g提高到45.4m2/g,热稳定性提高,由磁滞回线可知,磁性富羧基碳的饱和磁化强度为30.68A.m2/kg。Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)和U(Ⅵ)在磁性富羧基碳上的平衡吸附容量分别为477.50、23.50、260.20、54.86mg/g,低于富羧基碳,吸附等温线符合Langmuir等温模型。从磁性富羧基碳对Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)和U(Ⅵ)均具有较高的吸附容量和不同吸附剂对U(Ⅵ)吸附容量的比较可以看出,该吸附剂是重金属污水和放射性废液处理领域中极具发展前景的吸附材料。     

高盐试样中金属离子的固相萃取分离和测定

采用NOBIAS chelate-PA1吸附剂固相萃取法分离高盐试样中的V、Fe、Cd、Co、Cu、Zn、U和Th等8种金属离子,并用等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)和等离子体质谱仪(ICP-MS)对被分析物进行了测定.条件实验表明,当样品溶液的pH在5～6时,各元素可以在树脂上达到定量回收;3mL浓度为3mol/L的硝酸可将吸附的离子洗脱完毕;元素浓度在0～1.0μg/mL的范围内可得到定量回收,曲线呈线性关系.树脂的吸附容量为2.5mmol(Cu)/g干树脂.该方法应用于聚变堆用氧化锂球和生物样品海带中V、Fe、Cd、Co、Cu、Zn、U和Th等8种微量元素的测定,结果可靠.