海水提铀用偕胺肟基聚合物研究进展

偕胺肟基聚合物是海水提铀用吸附最有效的材料之一。按偕胺肟基聚合物的制备方法即单体共聚法、聚合物改性法、聚合物共混法为线索进行了综述,描述了海水提铀材料中偕胺肟基聚合物的研究现状,提出了以绿色天然原料为基材,具有更高机械强度、高吸铀量、高选择性的吸附剂是今后海水提铀用偕胺肟基聚合物的重要研究方向。     

偕胺肟基材料海水提铀技术研究评述及展望

从材料筛选研发和实施方式演变两个方面简要回顾了海水提铀技术的发展过程。针对性地介绍了两种实用前景较好的偕胺肟基材料接枝制备方法，详细综述了近年来与偕胺肟基材料相关的小分子配体与铀酰离子及其他共存金属离子的配位化学研究，特别强调了不同条件下金属离子诱导偕胺肟官能团的转化反应。对海水提铀技术研发的限制性因素进行了分析，并试探性地从宏观实施方案和微观机理研究两个方面预测了海水提铀材料和技术的研发方向。     

双偕胺肟配体与Cu~(2+)的配位研究

<正>偕胺肟基吸附材料现被广泛用于海水提铀研究。由于海洋环境的多样性,需要对该类吸附材料进行改进,得到具有选择性、高效性的吸铀材料。简单的偕胺肟配体与铀及海水中其他金属离子的配位研究可为开发更高效、更有选择性、更稳定的吸附剂提供借鉴依据。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

海水采铀成本的试验计算

海水中含铀总量约为4×10~9t,但其浓度极低,仅为3×10~(12)。 海水采铀最有效的方法是利用铀吸附剂。现在已研制出了多种类型吸附剂,其中性能最好的是偕胺肟型吸附剂。它主要由偕胺肟基和亚氨二肟基组合,其主要特点是:(1)合成非常简单;(2)对铀的选择性吸附率高,其平衡吸附铀容量可达到30mg·g~(-1),是其他类型吸附剂无可比拟的;(3)易解吸。用0.5～1     

Synthesis of amidoxime polymer gel to extract uranium compound from seawater by UV radiation curing

A new amidoxime polymer gel for uranium extraction from seawater was successfully prepared by photoinitiated crosslinking polymerization. It involves UV-induced radical polymerization of acrylonitrile (AN) and methacrylic acid (MAA) monomers with crosslinking agent and photoinitiator: an alternative synthesis pathway to gamma radiation. Characteristic peaks of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) indicated that nitrile group was completely converted into amidoxime group. Eight hours of 60 W UV curing was enough for polymer gel formation. For the 4 to 1 ratio of AN to MAA, crosslinking agent concentration of 1 g/100 mL-monomers and photoinitiator content of 60 mL/100 mL-monomer, maximum uranium adsorption capacity of 17.02 mg/g adsorbent in seawater was achieved for sample spiked with 10 ppm uranium. For seawater sample spiked with 2,245 ppm uranium, the adsorption capacity reached 432.41 mg/g adsorbent. The amidoxime polymer gel could be regenerated for at least eight cycles while retaining about 50% of the uranium uptake capacity. Thus, the present amidoxime polymer adsorbent is a high-efficiency seawater uranium recovery agent for both high and low uranium concentrations.     

Attempts to capturing ppb-level elements from sea water with hydrogels

Stable energy resource supply is an important subject from the perspective of national security. In this sense, recovering uranium from seawater is important and profitable for the countries of which the land is surrounded by sea and is not endowed with energy resources such as Japan. However, the concentration of uranium dissolved in seawater is extremely low (ppb level) but the total amount of uranium is huge because of the tremendous seawater volume on the Earth. Therefore, in order to promote the efficiency of adsorbents capturing ppb-level uranium from seawater, the authors propose the utilization of hydrogel as a new adsorbent base material. In order to demonstrate the usefulness of the hydrogel for the ppb-level element-adsorption from seawater, the authors have developed the amidoxime incorporated hydrogel and have examined their ppb-level uranium capturing efficiency in the presence of other elements. From the experimental results, a potential for this purpose has been demonstrated by considerably high adsorption functionality.     

辐射接枝技术的应用:日本海水提铀研究的进展及现状

辐射技术已广泛应用于各种新材料的制备,包括使用辐射接枝技术将具有特殊性能的官能团嫁接到基体材料上,用于金属元素的分离。自20世纪80年代后期以来,日本进行了利用辐射接枝技术制备以偕胺肟为官能团的吸附剂从海水中提取铀的研究。在30天的大型海洋实验中,取得了1.5 g/kg的吸附效率。日本进行的初步的经济性评估表明,采用这种技术提铀的费用大约为铀市场现货价格（spot price）的2～3倍。如果进一步优化吸附剂的制备过程,提高吸附剂的吸附容量、选择性和稳定性,提取费用还可降低,从而使海水提铀更具有竞争力和吸引力。作为辐射技术应用的例子,本文简要介绍日本海水提铀的研究进展及现状,并对海水提铀的研究与开发工作提出若干建议。     

Enhancement of uranium extraction from seawater using chromic-acid-treated amidoxime adsorbent prepared by simultaneous irradiation grafting technique

Enhancement of uranium extraction from seawater using chromic-acid-treated amidoxime adsorbent was studied. Chromic-acid-treated amidoxime fibers were synthesized based on the simultaneous irradiation grafting method at a low temperature. Low-density polyethylene (LDPE) fibers were treated with chromic acid for up to 90 minutes. After the treatment, the fibers were submerged in 60:40 acrylonitrile:methacrylic acid monomer by volume and irradiated with 40 kGy γ-ray. The maximum grafting efficiency of about 90% occurred at 20 minutes of acid treatment time, as a significant enhancement of 30% compared to the literature-reported value of about 70%. When submerged in shallow seawater with an average temperature of 30 °C for 4 weeks, the amidoxime adsorbent exhibited the adsorption capacity of 2.06 g-U/kg-adsorbent, which was 37% higher than the literature-reported value. These significantly increased grafting and adsorption efficiencies were attributed to the increased surface area of chromic-acid-etched LDPE fibers. Moreover, for the submersion up to 8 weeks, the adsorption increased to 2.15 g-U/kg-adsorbent. The adsorption capacity was evaluated to reduce to about 65% after eight cycles of repeated usage. Uranium concentrations in Thailand's seawater collected at various depths and locations were analyzed using inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS) to be about 3 ppb everywhere.     

海水提铀技术最新研究进展北大核心CSCD

天然铀是保障国家核能持续稳定发展的重要物质基础。海洋蕴含有丰富的天然铀资源,从海水中提取铀,对于补充完善我国铀供应体系,实现天然铀供应自主化具有重要战略意义和经济意义。本文综述了近年来海水提铀技术研究方向的最新进展。主要总结了国内外海水提铀吸附材料、海试试验等研究结果,并对未来海水提铀工程化发展进行了展望。     

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。