偕胺肟基对铀的吸附机理
偕胺肟基高分子材料的可控合成及对铀的吸附性能研究
偕胺肟基高分子材料的可控合成及对铀的吸附性能研究龚籽月;匙芳廷;魏贵林;张硕;安鹏【期刊名称】《辐射防护》【年(卷),期】2017(37)2【摘要】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。
【总页数】8页(P145-152)【关键词】偕胺肟基;高分子材料;可控合成;铀;吸附性能;原子转移自由基聚合(ATRP)【作者】龚籽月;匙芳廷;魏贵林;张硕;安鹏【作者单位】西南科技大学核废物与环境安全国防重点学科实验室【正文语种】中文【中图分类】TL212.5【相关文献】1.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 [J], 张硕;安鹏;文攀;胡胜;熊洁;文君;匙芳廷;晏良宏2.含偕胺肟基螫合纤维吸附、还原Au3+的研究(Ⅰ)——含偕胺肟基螯合纤维对Au3+的吸附行为 [J], 林伟平3.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 [J], 冯鑫鑫; 邱龙; 张明星; 张茂江; 何玉龙; 李荣; 吴国忠4.偕胺肟基纤维的合成及对铀的吸附性能研究 [J], 刘梅;朱桂茹;苏燕;王铎;高从堦5.含偕胺肟基螯合纤维吸附、还原Au^(3+)的研究(Ⅰ)——含偕胺肟基螯合纤维对Au^(3+)的吸附行为 [J], 林伟平;符若文;汤丽鸳;陆耘;曾汉民因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
偕胺肟基改性丝瓜络的制备及其铀吸附性能
第38卷第2期黑龙江大学自然科学学报Vol.38No.2 2021年4月JOURNAL OF NATURAL SCIENCE OF HEILONGJIANG UNIVERSITY April,2221 DOI：10.13382/j.issnl001-7011.2021.04.122投稿网址：https：//偕胺6基改性丝瓜络的制备及其铀吸附性能苏守政3,2,王君02,蒋保江3(0哈尔滨工程大学核科学与技术学院，哈尔滨100021；21哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院，哈尔滨100001；3.黑龙江大学化学化工与材料学院，哈尔滨100080)摘要：以丝瓜络为基体，在其表面接枝对铀(U(VE)具有特异性吸附的偕胺O基制备高性能的海水提铀材料,通过扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和元素分析(EA)对其结构和形貌进行分析，探究了溶液pH、U(VI)初始浓度和反应时间对吸附性能的影响规律，并结合等温吸附模型和动力学模型探讨其对U(VI)的吸附过程。
结果表明，偕胺O基功能化丝瓜络在pH=6.0的条件下，对U(VI)的吸附性能最佳。
吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型，最大吸附量为250.0mg-g-20在U(VI)浓度为3.12-121.03隅-L「2的模拟海水中，吸附率大于90%o关键词：吸附；U(VI);偕胺O;丝瓜络中图分类号：O640.03文献标志码：A文章编号:1001-7011(2221)02-0170-00Preparation of amidoxime modified luffa for uranium adsorptionSU Shouzheng1,2,WANG Jue1,2,JIANG Baojiang3(1.Scbool of Nuclear Science and Engieeering,Harbin Engieeering University,Harbin150001,China；2.Scbool of MaterialsSciencn and Chemistry Engigeering,Harbin Engigeering University,Harbin150001,China；3.School of Chemistryand Materials Science,Heilongiang University,Harbin150080,China)Abstract:High perfomiancn mateba.fob ansorbtiou of uranium(U(VI))from senwates was卩比卩班配by grafting1^0x16groou witP luffa.The strbeturb ang momholouy of the matebaf were cbaracteazen hy sennning electron micrcucope(SEM),Foubeb transfobn infraren spechomaer(FT-IR)anZ elementafalyzeb(EA)；The effecPc of solution pH,initiaf coucnntratiou of U(VI)ang reaction time on dfsorbtiog perfobnancn were also investiaaten.Moreovea,tre procesc of dnsoration wan stufien by isotrerrma anZ kigetic dnsoration moPelc.The resnlrc s P owo Z tUat1x^(111110mopifien luffa ha the iest U(VI)ansoai tion cnpacity at pH=6.0anZ tre dCsoration followeO tre Langmum isotrerm ang pseaUv-secnng orbab moPefc witr tre maxieum dnsoraron canacite of259.0mg•g_1.The dnsoraron r^re wan more tran 99%in simulateZ seawateb wii U(VI)cogcentrationc of3.19〜101.83|xg•L_1.Kepwordt:ansoration;U(V);11100x010；luffo收稿日期：2021-03-11基金项目：国家自然科学基金青年科学基金资助项目(5203060)；黑龙江省自然科学基金资助项目(LH2222E061)；中国博士后科学基金资助项目(2210M651223)通讯作者：蒋保江(075-)男，研究员，博士，博士生导师，主要研究方向：能源材料化学，E-maif：jbj@hfu.苏守政(1030-),男，讲师，博士，主要研究方向：海水提铀，E-maif：56725951@qq.nm引文格式：苏守政，王君，蒋保江•偕胺U基改性丝瓜络的制备及其铀吸附性能[J].黑龙江大学自然科学学报，ZU,33(2)：170-132.第2期苏守政等：偕胺O基改性丝瓜络的制备及其铀吸附性能-177-0引言随着世界能源短缺的加剧和核能事业的快速发展，我国对铀的需求量不断提高。
大颗粒偕胺肟基-羧基树脂对酸性废水中铀的分离
大颗粒偕胺肟基-羧基树脂对酸性废水中铀的分离大颗粒偕胺肟基/羧基树脂对酸性废水中铀的分离近年来，随着工业的发展和生活水平的提高，废水中的有害物质成为了一个严重的环境问题。
其中，酸性废水中含有铀等放射性元素，对环境和人体健康造成极大的威胁。
因此，寻找一种高效、经济、环保的方法对酸性废水中的铀进行分离成为了研究的重点。
在分离处理酸性废水中的铀方面，大颗粒偕胺肟基/羧基树脂逐渐引起了研究者们的关注。
大颗粒偕胺肟基/羧基树脂是一种具有丰富吸附功能的新型吸附剂，具有较高的吸附能力和选择性。
研究者通过实验发现，大颗粒偕胺肟基/羧基树脂对酸性废水中的铀具有良好的吸附效果。
在一定的工艺条件下，大颗粒偕胺肟基/羧基树脂对铀离子的吸附率可达到90%以上。
这一结果表明，采用大颗粒偕胺肟基/羧基树脂作为吸附剂可以高效地去除酸性废水中的铀。
大颗粒偕胺肟基/羧基树脂的吸附机制主要是通过化学吸附和物理吸附来实现的。
化学吸附是指铀离子与偕胺肟基以及羧基树脂表面的功能基团发生化学反应，形成化学键，从而实现吸附。
物理吸附则是指铀离子与树脂表面的静电作用力、范德华力、氢键等力量的相互作用，从而吸附在树脂表面。
此外，研究者还发现大颗粒偕胺肟基/羧基树脂对酸性废水中的铀具有一定的选择性。
在实验过程中，大颗粒偕胺肟基/羧基树脂对同时存在的其他金属离子的吸附率较低，因此能够实现对铀离子的有效分离。
此外，大颗粒偕胺肟基/羧基树脂具有较好的再生性能。
实验结果表明，将用于吸附铀的大颗粒偕胺肟基/羧基树脂经过再生处理后，其吸附性能仍然保持较好，可以被再次使用，减少了成本和资源浪费。
综上所述，大颗粒偕胺肟基/羧基树脂是一种具有良好吸附性能和选择性的吸附剂，在酸性废水中对铀的分离具有重要的应用潜力。
未来，我们将继续深入研究其吸附机制及优化吸附工艺条件，进一步提高吸附效率和再生性能，为铀废水处理提供更加可行的解决方案，实现对环境和人类健康的保护大颗粒偕胺肟基/羧基树脂作为吸附剂对酸性废水中的铀表现出良好的吸附性能和选择性。
静电纺丝法制备海水提铀用纳米纤维吸附材料及其性能研究
静电纺丝法制备海水提铀用纳米纤维吸附材料及其性能研究偕胺肟基对铀酰离子具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，而通过偕胺肟基改性的高分子纤维吸附材料具有较高的吸附选择性、良好的机械性能、适宜自然海域现场吸附作业等优点，是目前海水提铀用吸附材料研究的热点。
降低纤维尺寸能够有效提高材料的比表面积进而提升材料的吸附性能，因此本论文的研究重点在于制备纳米级纤维吸附材料以使其兼具纤维材料良好的机械性能及纳米材料较大的比表面积。
本论文通过静电纺丝的方法制备新型海水提铀用偕胺肟基纳米纤维吸附材料，并进一步构建了含二元配位体系的纳米纤维吸附材料。
主要研究了静电纺丝得到的纳米纤维吸附材料的机械性能，吸附性能及二元配位体系的铀酰离子协同吸附效应。
具体研究内容包括以下三个方面：利用静电纺丝-混溶法将聚丙烯腈（Polyacrylonitrile, PAN）的偕肟胺化产物——偕胺肟化聚丙烯腈（Polyamidoxime, PAO）与低分子量的交联剂——聚乙二醇二丙烯酸酯（Polyethylene glycol diacrylate, PGDA）的混合溶液纺丝成纳米尺度的纤维毡，再经辐射交联处理，得到具有一定力学强度的偕胺肟基纳米纤维吸附材料。
BET测试结果显示，该材料的比表面积远大于偕胺肟基改性的聚乙烯无纺布。
铀酰离子的吸附结果也表明，该材料的吸附性能明显大于偕胺肟基聚乙烯无纺布的吸附性能。
说明通过静电纺丝法制得纳米级纤维，可有效增大材料的比表面积，进而增强材料的吸附性能。
研究证明，低分子量的交联剂的引入能够增强PAO基材的机械性能，但效果有限。
而PAO的相容性较差，难以与其他高分子混溶，利用混溶-静电纺丝法制备偕胺肟基吸附材料具有较大的局限性。
因此，本论文在此基础上，采用静电纺丝-平行混纺的方法，将力学性能好的聚偏氟乙烯（Polyvinylidene fluoride,PVDF）与PAO通过双针头平行纺丝，得到PVDF纤维与PAO纤维交错混织的复合纳米纤维毡，进一步提高了材料的机械强度。
27076725_偕胺肟基团功能化共轭介孔聚合物用于可监控快速海水提铀
第４４卷第３期核 化 学 与 放 射 化 学Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．３ ２０２２年６月Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｕｃｌｅａｒ ａｎｄ ＲａｄｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙＪｕｎ．２０２２ 收稿日期：２０２１ ０９ ０９；修订日期：２０２２ ０４ ２６ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（Ｕ１８６７２０６；２１９０６１１５） 通信联系人：华道本偕胺肟基团功能化共轭介孔聚合物用于可监控快速海水提铀刘 鹏，王子昱，徐美芸，华道本苏州大学放射医学与防护学院，江苏苏州 ２１５０００摘要：海水提铀是核能可持续发展的重要保障之一。
快速提铀材料凭借短吸附周期可减少生物污损、老化而延长使用寿命，因此优化吸附周期可获得更高的提铀效率和经济效益。
为此，本研究设计了一种偕胺肟修饰的共轭介孔聚合物（ＣＭＰＡＯ）用于可监控的快速海水提铀。
以具有优良聚集诱导发光性质的三苯胺和修饰有偕胺肟的芴衍生物为构建单元合成吸附材料，ＵＯ２＋２被偕胺肟基团捕捉后，经共振能量转移增强ＣＭＰＡＯ的电化学发光（ＥＣＬ）信号，从而实现吸附过程的监测，以确定最优的吸附周期。
结果表明：ＣＭＰＡＯ在铀酰溶液（５×１０－５ｍｏｌ／Ｌ）中可在２０ｍｉｎ内达到吸附平衡，对Ｕ的吸附容量为１８２．５ｍｇ／ｇ；在真实海水中，３ｄ即可基本完成吸附过程，ＣＭＰＡＯ对Ｕ的吸附容量达到１．６ｍｇ／ｇ，同时ＣＭＰＡＯ在海水中可实现铀吸附量与ＥＣＬ强度的正相关，能够实时监测吸附过程，指示吸附量的变化，以确定最优吸附周期。
关键词：电化学发光；共轭介孔聚合物；海水提铀；可监控吸附中图分类号：ＴＬ２１２．５ 文献标志码：Ａ 文章编号：０２５３ ９９５０（２０２２）０３ ０２６５ １１犱狅犻：１０．７５３８／ｈｈｘ．２０２２．ＹＸ．２０２１０７７犃犿犻犱狅狓犻犿犲 犉狌狀犮狋犻狅狀犪犾犻狕犲犱犆狅狀犼狌犵犪狋犲犱犕犲狊狅狆狅狉狅狌狊犘狅犾狔犿犲狉犳狅狉犕狅狀犻狋狅狉犪犫犾犲犪狀犱犚犪狆犻犱犈狓狋狉犪犮狋犻狅狀狅犳犝狉犪狀犻狌犿犉狉狅犿犛犲犪狑犪狋犲狉ＬＩＵＰｅｎｇ，ＷＡＮＧＺｉ ｙｕ，ＸＵＭｅｉ ｙｕｎ，ＨＵＡＤａｏ ｂｅｎＳｃｈｏｏｌｏｆＲａｄｉａｔｉｏｎＭｅｄｉｃｉｎｅａｎｄＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ＳｏｏｃｈｏｗＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｕｚｈｏｕ２１５０００，Ｃｈｉｎａ犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｕｒａｎｉｕｍｆｒｏｍｓｅａｗａｔｅｒｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｇｕａｒａｎｔｅｅｆｏｒｔｈｅｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎｕｃｌｅａｒｅｎｅｒｇｙ．Ｒａｐｉｄｕｒａｎｉｕｍｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｈａｓｓｈｏｒｔａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃｙｃｌｅ，ｗｈｉｃｈｃａｎｒｅｄｕｃｅｂｉｏｆｏｕｌｉｎｇａｎｄａｇｉｎｇｔｏｇｉｖｅｌｏｎｇｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃｙｃｌｅｃａｎｏｂｔａｉｎｈｉｇｈｅｒｕｒａｎｉｕｍｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｆｉｔｓ．Ｈｅｒｅｉｎ，ａｃｏｎｊｕｇａｔｅｄｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓｐｏｌｙｍｅｒ（ＣＭＰＡＯ）ｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｏｒｍｏｎｉｔｏｒａｂｌｅｒａｐｉｄｕｒａｎｉｕｍｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｆｒｏｍｓｅａｗａｔｅｒｕｓｉｎｇａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ ｉｎｄｕｃｅｄｅｍｉｓｓｉｏｎ ａｃｔｉｖｅｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅａｎｄａｍｉｄｏｘｉｍｅｍｏｄｉｆｉｅｄｆｌｕｏｒｅｎｅｍｏｉｅｔｉｅｓ．Ｕｒａｎｙｌｉｏｎｓｃａｎｂｅｃａｐｔｕｒｅｄｂｙａｍｉｄｏｘｉｍｅｇｒｏｕｐｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＣＬ）ｓｉｇｎａｌｏｆＣＭＰＡＯｖｉａｒｅｓｏｎａｎｃｅｅｎｅｒｇｙｔｒａｎｓｆｅｒｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄｉｎｕｒａｎｙｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｏｉｍｐｒｏｖｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．ＴｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆＣＭＰＡＯｉｎｕｒａｎｙｌｓｏｌｕｔｉｏｎ（５×１０－５ｍｏｌ／Ｌ）ｃａｎｒｅａｃｈｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｗｉｔｈｉｎ２０ｍｉｎｕｔｅｓｗｉｔｈａｃａｐａｃｉｔｙｏｆ１８２．５ｍｇ／ｇ．Ｉｎｒｅａｌｓｅａｗａｔｅｒ，ｔｈｅａｄｓｏｒｐ ｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｃａｎｂｅｃｏｍｐｌｅｔｅｄｉｎ３ｄａｙｓ，ａｎｄｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙｆｏｒＵｒｅａｃｈｅｓ１．６ｍｇ／ｇ．Ａｓｔｈｅｕｒａｎｉｕｍａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅＥＣＬｓｉｇｎａｌｃａｎｂｅｅｎｈａｎｃｅｄｇｒａｄｕａｌｌｙ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｅｍｐｌｏｙｅｄｉｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｒａｐｉｄｌｙ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ；ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓｐｏｌｙｍｅｒ；ｕｒａｎｉｕｍｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｆｒｏｍｓｅａｗａｔｅｒ；ｍｏｎｉｔｏｒａｂｌｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ 核燃料铀主要来自陆地铀矿，铀矿开采难度大、污染高［１］，从储量千倍于陆地的海水中提取铀逐渐从战略技术储备变为现实需求［２ ３］。
多氨基协效的偕胺肟基吸附材料制备及其铀吸附性能
多氨基协效的偕胺肟基吸附材料制备及其铀吸附性能任婉宁;冯鑫鑫;韩泓炜;胡江涛;吴国忠【期刊名称】《辐射研究与辐射工艺学报》【年(卷),期】2024(42)2【摘要】海水中的有机物易于与铀酰离子络合成稳定的化合物,从而影响铀吸附材料的吸附性能。
本研究使用聚丙烯/聚乙烯无纺布(PP/PESNW)为基材,通过辐射诱导接枝聚合(RIGP)在基材表面引入甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)单体后,分别与三亚乙基四胺(TETA)、四亚乙基五胺(TEPA)以及五乙烯基六胺(PEHA)进行开环反应引入氨基,与丙烯腈进行加成反应后,再进行胺肟化反应制备出具有多氨基协效官能团的偕胺肟基(AO)吸附材料P-TETA-AO、P-TEPA-AO、P-PEHA-AO。
对制得的材料进行了结构表征、吸附性能探究以及吸附机理分析。
实验结果表明:成功在基材表面修饰了3种不同链长功能高分子链,制备出目标偕胺肟基吸附材料;3种材料P-TETA-AO、P-TEPA-AO、P-PEHA-AO的铀吸附行为均符合准二级动力学模型以及Langmuir等温吸附模型;24 h内3种材料对铀的吸附容量分别为66.1 mg/g、63.22 mg/g、65.62 mg/g,在pH为5~9范围内表现出良好的吸附性能;5次吸附-解吸实验中材料的铀吸附率仅下降6%,解吸率维持在95%以上,具有良好的可再生性;模拟海水吸附实验中3种材料的铀去除率分别为72.94%、79.97%、87.78%,并且材料吸附性能随着接枝链的增长而上升;XPS结果表明,3种吸附材料在吸附铀的过程中,氨基与偕胺肟基均参与了与铀酰离子的配位,具有协效作用。
【总页数】15页(P27-41)【作者】任婉宁;冯鑫鑫;韩泓炜;胡江涛;吴国忠【作者单位】上海科技大学;中国科学院上海应用物理研究所;中国科学院大学;上海大学【正文语种】中文【中图分类】TL13【相关文献】1.粒状偕胺肟基蒙脱土纳米吸附材料的制备及铀吸附性能2.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3.偕胺肟基聚乙烯无纺布的制备及其铀吸附性能4.偕胺肟基改性丝瓜络的制备及其铀吸附性能5.偕胺肟基高分子材料的可控合成及对铀的吸附性能研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
偕胺肟基对铀的吸附方程式
偕胺肟基对铀的吸附方程式英文回答：The adsorption of uranyl ions onto oxime functionalized adsorbents has been widely investigated due to the high affinity and selectivity of the oxime groups towards uranium. The adsorption process can be described by the following equation:UO22+ + 2HX → UO2X2 + 2H+。
where HX represents the oxime functional group. The adsorption process involves the coordination of the uranyl ion with the oxime group, forming a stable complex. The stability of the complex is influenced by various factors, including the pH of the solution, the concentration of the uranyl ions, and the type of oxime functional group.The adsorption of uranyl ions onto oxime functionalized adsorbents has been shown to be highly efficient, withadsorption capacities ranging from 100 to 500 mg/g. The high adsorption capacity is attributed to the strongaffinity of the oxime groups for uranium and the formation of stable complexes. The adsorption process is also relatively fast, with equilibrium being reached within a few hours.The adsorption of uranyl ions onto oxime functionalized adsorbents has been applied in various applications, including the removal of uranium from nuclear waste, the recovery of uranium from uranium ores, and the detection of uranium in environmental samples. The high efficiency and selectivity of the oxime functionalized adsorbents make them a promising candidate for the removal and recovery of uranium from various sources.中文回答：铀离子在肟基官能团吸附剂上的吸附方程式。
偕胺肟综述
偕胺肟吸附分离材料研究进展摘要：近年来对重金属的回收技术的研究逐步兴起，偕胺肟基对重金属离子尤其是对铀具有良好的选择性与吸附性。
综述了偕胺肟化合物的合成、吸附机理以及应用的研究进展并提出偕胺肟材料未来的发展前景。
关键词：偕胺肟基；合成；吸附分离；重金属离子1．前言最早的偕胺肟化合物是在1884年被合成出来的，偕胺肟化合物以其对金属离子优秀的螯合性能使其在重金属的回收领域得到了良好的应用，目前已有很多文献报道偕胺肟化合物在这方面的应用，尤其是在海水中提取铀的应用更为广泛。
它是通过偕胺肟官能团中的氮与氧在酸性条件下与铀酰离子配位形成络合物，从而使铀提取分离出来，后面将对其机理进行介绍。
偕胺肟基作为一个官能团，通过不同的化学方法，可以接入到不同的基质中得到理想的吸附分离材料。
按照基质的不同，大致可以分为两种:单体和聚合物。
聚合物包含：螯合树脂、纤维、无纺布、织物等[1]。
其中偕胺肟基螯合树脂因其优异的吸附性能，成为了海水中提取铀的最佳材料，目前国际上与国内对它的研究也最为活跃。
偕胺肟类化合物的制备方法主要分为两个步骤：第一步为氰基中间体的制备，第二步是将氰基中间体与盐酸羟胺反应制备偕胺肟化合物。
不同的偕胺肟化合物，使用的化学制备方法也各不相同，如制备过程中使用的催化剂、实验条件、合成路线、制备工艺等，具体的合成方法在后面会详细介绍。
产品的运用是我们的首要目的，一个物质被合成出来为的就是应用到实际中去，否则就失去了研究的意义。
近年来，学者门不断开拓创新，偕胺肟化合物在多个领域得到了运用。
最主要的就是用作吸附剂，另外就是浮选剂、催化剂、以及在半导体方面的应用。
本文旨在介绍不同偕胺肟化合物的合成方法和机理，探讨合成方法的优缺点。
还有这类材料的选择吸附性能的研究进展，主要是在放射领域方面的应用，如海水中提取铀，其吸附分离机理事是怎么样的，什么样的反应条件，选择性如何等。
另外把偕胺肟材料在各个领域的应用做一些简单的介绍。
螯合纤维对海水中铀的吸脱附性能研究
中性 ，０℃真空 干燥 １ｈ 干燥器 中备 用 。 ５ ，
螯合纤维对铀 的吸附量 （ 的检测见 文献 Ｑ） ［０ 。把含有螯合基 团的一定 量 的螯合纤 维加 １］
入 ５０ｍＬ海 水 中 ， 行 吸 附若 干 时 间后 ， 出纤 ０ 进 取 维并用 蒸馏 水 冲洗 ３～ ５次 ， 进 行 脱 附 ， 附液 再 脱
２６ ４ ） ６ ０ ２
（ 岛科技 大学功能高分子研究 所橡 塑材料与工程教育部重点实验室 ， 青 山东 青 岛
摘 要 ： 采用偕胺肟基螯合纤维对海水 中的铀进行吸附 ， 讨论了纤 维制备 条件对纤维吸 附铀量的影响 。结
果 表明： 随着螯合纤维偕胺肟化时间的延 长 ， 纤维 的吸附铀量增大 ； 含偕胺肟基团的纤 维经过碱水解后 ， 纤维 吸附铀量增大 ， 适宜的碱处理时间为 ２ ； ４ｈ 螯合纤维对铀的吸附量 随着吸附 时间的延长而逐渐增 多 ， 吸附时 间超过 ４ ８ｈ达到 吸附饱和态 ， 其饱和吸附量为 ２ ６ｍ ／ 。 ． ｇ ｇ
ＪＭ－ ０ Ｆ型扫 描 电镜 ： Ｓ ６ ０ ７ 日本 电子 公 司制 。
１ ３ 实验 方 法 ．
螯合 纤维 制备 见文献 ［ ］ ９ 。在 三 口烧 瓶 中加
人一 定量 的盐 酸羟 胺 和 蒸 馏水 ， 用无 水 碳 酸 钠 调
图 １ 偕 胺 肟 化 时 间 与 Ｑ的 关 系
Ｆｇ １ Ｒ ｌｔｎｈｐｂｔｅｎａ ｄ ｘ ｔ ｎｔ ｅａｄＱ ｉ． ｅ ｉ ｓｉ ｅ ｅ ｍｉ ｉ ｉ ｉ ｎ ａｏ ｗ ｏ ｍａｏ ｍ
胺肟 化时 间延长 而增 大 。
合纤 维 的碱 水解 时 间。
２ ２ 螯合 纤维 制备体 系 ｐ 值与 Ｑ的关 系 ． Ｈ
取在 不 同 ｐ 值 下 制 得 的螯 合 纤 维 ， 别 放 Ｈ 分
偕胺肟基功能材料对铀的吸附研究进展
05050功滋讨科2021年第5期（52）卷文章编号：1001-9731（2021）05-05050-07偕胺肟基功能材料对铀的吸附研究进展*黄源涛12,刘晓阳3,刘立恒12,张学洪12（1.桂林理工大学环境科学与工程学院，广西桂林541004；2.桂林理工大学广西环境污染控制理论与技术重点实验室，广西桂林541004；3.南华大学土木工程学院，湖南衡阳421001）摘要：随着核能发电技术的发展，对铀的需求也越来越多。
核能发电的过程中会产生含铀的污染废水，如何有效去除污染废水中的金属铀是当前比较热门的研究课题。
偕胺肟基团对铀具有较强选择吸附性，可以对吸附剂进行功能化改性而形成对铀具有较强吸附能力的偕胺肟基功能材料。
采用吸附法处理含铀废水时，发现经偕胺肟基团修饰后的吸附剂，表现出对铀高效的选择吸附能力。
综述了偕胺肟基功能材料对铀的吸附性能、吸附影响因素及吸附机理，并对它们在水体中富集铀的应用前景和发展趋势进行展望，以期为后续相关研究及实际应用提供参考依据。
关键词：偕胺肟基功能材料;铀；吸附性能；吸附机理中图分类号：O647.3；X703文献标识码:A DOI：10.3969/.issn.1001-9731.2021.05.0080引言能源危机使得对核能的开发需求逐渐增加［］，在铀矿采冶过程中会产生大量含铀废水23］,这对生态环境和人类健康造成潜在威胁。
所以，不管是从环境保护还是能源安全方面，对水体中的铀进行有效的富集分离具有重要意义。
随着吸附分离技术的不断发展,吸附法已广泛应用于铀的富集分离，并且因其效率高、占地省、易于操作等优点，而受到国内外研究者的广泛关注45］。
在吸附法中，吸附剂是影响吸附效果的主要因素。
目前研究者们致力于探索高效环保的吸附剂［］。
近年来新型吸附剂层出不穷，如：金属有机骨架［］、活性炭［7］、水凝胶［］等，但这些材料在酸碱条件下的不稳定性和对铀选择性吸附的缺乏限制了它们的实际应用。
偕胺肟基与金属有机骨架UiO-66对水中铀吸附协同作用的研究
偕胺肟基与金属有机骨架UiO-66对水中铀吸附协同作用的研究殷晓慧，刘建明，熊振湖（天津城建大学a.天津市水质科学与技术重点实验室；b.环境与市政工程学院，天津300384）摘要：为了探究偕胺肟基和金属有机骨架UiO-66对于水中铀吸附的协同作用，在研究相关文献的基础之上首次合成了偕胺肟基修饰的金属-有机框架UiO-66（UiO-66-AO ）.傅里叶变换红外光谱图证实了UiO-66-AO 的成功合成，并对其进行了热重分析.通过批次实验，研究了接触时间、pH 、固液比、温度和初始铀离子浓度对于吸附的影响.吸附实验表明，UiO-66-AO 展现出对铀的有效吸附，拓宽了最高吸附容量的pH 范围，准二级动力学模型和Freundlich 等温模型更好地拟合了实验数据.关键词：偕胺肟基；UiO-66；修饰；铀（VI ）；吸附中图分类号：P746.2文献标志码：A文章编号：2095-719X （2018）03-0213-06Synergistic Effect of Amidoxime Group and Metal -organic Framework UiO-66on Uranium Adsorption in WaterYIN Xiaohui ，LIU Jianming ，XIONG Zhenhu（a.Tianjin Key Laboratory of Aquatic Science and Engineering ；b.School of Environmental and Municipal Engineering ，TCU ，Tianjin 300384，China ）Abstract ：In order to explore the synergistic effect of amidoxime group and metal -organic framework UiO -66on theadsorption of uranium in water ,metal -organic framework UiO-66functionalized by amidoxime group (UiO-66-AO )was synthesized on the basis of the relevant basis of the literature for the first time.Fourier transform infrared spectroscopy confirmed the successful synthesis of UiO -66-AO and thermogravimetric analysis was carried out.The effects of contact time ,pH ,solid -liquid ratio ,temperature and initial uranium concentration on adsorption were studied by batch experiment.Adsorption experiments showed that UiO-66-AO exhibited an effective adsorption of uranium ,the pH range of the highest adsorption capacity was broadened ,pseudo -second -order kinetics model and Freundlich isothermal model were well fitted to the experimental data.Key words ：amidoxime group ；UiO-66；functionalize ；uranium （VI ）；adsorption收稿日期：2017-04-25；修订日期：2017-05-12基金项目：天津市水质科学与技术重点实验室开放基金（TJKLAST-PT-2016-04）作者简介：殷晓慧（1993—），女，天津人，天津城建大学硕士生.通讯作者：刘建明（1978—），男，副教授，博士，从事环保材料处理水气污染应用研究.E-mail ：jimjmliu@天津城建大学学报Journal o f Tianjin Chengjian University第24卷第3期2018年6月Vol.24No.3Jun.2018DOI ：10.19479/j.2095-719x.1803213铀是核反应堆中核能的主要来源，是核废料产生的主导成分，但铀矿是相当有限的，并且预期不久的将来会出现短缺.另一方面，作为典型的核燃料，铀具有放射性和高毒性[1]，一旦进入人体，将会对内部器官造成不可逆的损害[2].因此，从能源安全和环境保护的观点出发，高效回收水溶液中的铀是极其重要的.目前，已有多种方法从水溶液中去除铀，例如物理、化学和生物技术.这些技术中，吸附已被证实是最有效和价廉的方法，原因是其成本低、操作简单且高效[3].多孔材料之一的金属有机骨架（MOFs ），由于其超大的比表面积、稳定可调的孔隙结构以及表面易被修饰等特点，已经被一些研究者作为固相吸附剂从环境样品中捕获有毒的重金属，如铜、铅、锌、铀等.例如Luo 等人研究了多孔和稳定的金属有机骨架UiO-66及其胺衍生物吸附水溶液中的铀[4].众所周知，作为吸附剂的MOFs 材料在水溶液或天津城建大学学报第24卷第3期酸性介质中需要具有稳定性.Cavka等人首先合成了命名为UiO-66的锆（IV）二羧酸多孔材料[5]，并且证实它具有大的比表面积和前所未有的化学稳定性.这种稳定性来源于锆（IV）的高度亲氧性以及MOFs材料中SBU（Zr6簇）的形成使其对各种溶剂和高温产生了耐受性，孔隙（6A）大到足以容纳铀酰离子，但其对于铀在中性环境下吸附效果显著，而在偏酸性的条件下，吸附较差.海水和工业废水的pH通常为4~6，偏酸性. UiO-66对其中的铀有较好的吸附效果，UiO-66一系列衍生物如UiO-66-NH2等，可能是由于芳香胺的活性较低，减小了表面积并形成了分子间的氢键，未能促进铀的吸附.在几百种官能团筛选后，偕胺肟基含有亲核的氨基和羟基官能团，可以有效地结合铀的各种底物，被认为是吸附含铀离子最有效的配体.例如Zhao等人合成出偕胺肟官能化的Fe3O4@SiO2核壳磁性微球，研究其对U（VI）的有效吸附[6].之前的研究结果突出了偕胺肟基和MOFs材料吸附分离水溶液中铀的巨大潜力.在本文中，首次利用偕胺肟基修饰金属-有机框架UiO-66，制备新型的UiO-66-AO，用以研究偕胺肟基和金属有机骨架UiO-66对于水中铀吸附的协同作用.采用傅里叶变换红外光谱、热重分析仪，对合成样品进行表征.通过批次实验，研究了各种条件对于吸附的影响.期待可以获得在各种水环境pH条件下，对铀均具有效吸附和分离的吸附材料.1材料与方法1.1材料ZrCl4购于山东西亚化学工业有限公司；2-氨基对苯二甲酸（NH2-H2BDC）购于梯希爱（上海）化成工业发展有限公司；UO2（NO3）2·6H2O购于湖北楚盛威化工有限公司；乙醇、N，N-二甲基甲酰胺和盐酸羟胺购于天津市风船化学试剂科技有限公司；戊二醛购于天津博迪化工股份有限公司；无水K2CO3购于天津市江天化工技术有限公司.所有化学品均为分析纯或更高纯度，直接使用无需进一步纯化.1.2制备UiO-66-AO根据文献提供的方法[5]合成UiO-66-NH2.简要过程如下：将NH2-H2BDC（1.6883g）、ZrCl4（2.172g）、DMF （120mL）和4mL浓盐酸加入到150mL聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，将反应釜放入到事先设定好压强0.2MPa和温度120℃的干燥箱中加热24h.冷却后，离心回收微晶沉淀物.在160℃的DMF中回流24h，以去除仍然粘附在UiO-66-NH2上残余的DMF和NH2-H2BDC前体物，然后再用DMF（3×800mL）和乙醇（3×800mL）洗涤.最后将UiO-66-NH2固体产物在大气压力下于80℃干燥过夜.根据之前的文献[6]首次提出合成UiO-66-AO的新方法.将上述制备的UiO-66-NH2（2.5g）分散在由5mL戊二醛和500mL乙醇组成的溶液中.在连续搅拌下反应3h，以产生醛基.离心收集产物，用蒸馏水和乙醇洗涤.将这个被戊二醛处理过的颗粒物悬浮在由2.5g二氨基马来腈（DAMN）和500mL乙醇组成的溶液中.在室温下反应3h之后，洗涤并分离出固体（UiO-66-DAMN），然后加入5.0gK2CO3，5.0gNH2OH·HCl 和50/450H2O-C2H5OH（500mL）组成的溶液中，在一个封闭烧瓶中80℃加热6h.离心分离出UiO-66-AO 最终产物，用蒸馏水和乙醇洗涤，在60℃下减压干燥.1.3吸附材料的表征使用一台分辨率优于0.4cm-1的Nicolet iS10傅里叶红外（FTIR）光谱仪收集样品的IR光谱，扫描范围在500~4000cm-1.一台Perkin-Elmer Diamond TG/DTA热分析仪在流速为25mL/min的Ar或空气中进行样品的热重分析（TGA），加热速度为10℃/min.1.4吸附实验使用一台温控摇床在所需温度下进行间歇实验，研究吸附剂对水溶液中铀（Ⅵ）的吸附能力，所有实验均在含有一定量的吸附剂和50mL铀酰离子溶液的250mL锥形瓶中进行.用去离子水制备所需浓度的铀酰离子溶液.使用数字Trans Wiggens PH600测定pH值，并通过体积可忽略不计的NaOH或HNO3溶液调整pH.将0.02g吸附剂加入到50mL质量浓度为50mg/L的铀溶液的一系列锥形瓶中，将锥形瓶在室温和140r/min 下振摇，在预定的时间取出锥形瓶，过滤后测试滤液中溶质的浓度，以研究吸附动力学.在吸附剂质量浓度为0.2~2.0g/L范围内研究固-液比对铀吸附的影响，并在20~160mg/L的铀初始质量浓度范围内进行吸附热力学的研究.对20mg吸附剂与含有铀和其他共存金属离子的50mL溶液摇床24h，研究共存离子对UiO-66-AO吸附铀（Ⅵ）的影响.达到吸附平衡时间后，用一个注射过滤器将溶液过滤.使用一台UV–VIS分光光度计（T6，北京普析通用仪器有限公司），采用U（VI）-偶氮胂III络合物分光光度法[7]在610nm波长下测定过滤清液中U（VI）的剩余浓度.吸附百分比和平衡铀（Ⅵ）吸附容量的计算214··2018年6月图1FT-IR 光谱波数/cm-1（a ）UiO-66波数/cm-1（b ）UiO-66-AO波数/cm -1（c ）Fe 3O 4@SiO 2-AO公式为吸附百分比（%）=C 0-C e C 0×100%（1）吸附容量q e （mg/g）=（C 0-C e ）V m（2）式（1）-（2）中：C 0和C e 分别是铀（Ⅵ）溶液初始和平衡时的质量浓度，mg/L ；V 是铀溶液的体积，L ；m 是吸附剂的质量，g.所有实验进行3次，在数据分析中使用平均值.2结果与讨论2.1吸附剂的表征图1显示出UiO-66，UiO-66-AO 和Fe 3O 4@SiO 2-AO 3种吸附剂的红外光谱图.UiO-66的红外谱中有来自芳香环和羧酸基团的若干吸收峰[8]：1420cm -1处的峰归因于C —C 振动模式，1580cm -1处的峰是羧基C —O键伸缩振动.Fe 3O 4@SiO 2-AO 的IR 光谱中，1072cm -1的宽带与Si —O —Si 和Si —O —H 的伸缩振动有关，1652cm -1和951cm -1处的峰分别对应于偕胺肟基CN 双键和N —O 的伸缩振动[9].从UiO-66-AO 的IR光谱中可以看出，在1420cm -1和1580cm -1处有UiO-66的相关峰，而在1652cm -1和951cm -1处出现偕胺肟基的相关峰，这表明偕胺肟基对于UiO-66的成功修饰.图2给出了UiO-66和UiO-66-AO 的热重曲线.UiO-66和UiO-66-AO 的热重曲线都展示出从室温到150℃一系列微小的重量损失.低于100℃的重量损失可以归于游离羧基的失去.其次，因为配体在250~500℃分解，UiO-66和UiO-66-AO 的重量损失多发生这个阶段.当温度处于500~600℃时，吸附剂的重量几乎保持不变，表明有机质已在500℃分解完毕.UiO-66-AO 的残余重量比UiO-66的低，原因是UiO-66-AO 含较大的有机质残基（偕胺肟基）.2.2初始pH 的影响溶液的pH 值是吸附反应的重要参数，因为它显著影响金属离子的形态以及表面电荷和吸附剂的结合位点[10].在溶液初始pH 值2至8的范围内，t =24h ，m sorbent =0.02g ，V solution =50mL ，C 0=50mg/L ，T =25℃的条件下，研究UiO-66，Fe 3O 4@SiO 2-AO 和UiO-66-AO对U （VI ）的吸附，以评估溶液初始pH 值对U （VI ）吸附的影响.图3给出了溶液初始pH 对U （VI ）吸附的影响.如图3所示，UiO -66对于U （VI ）的吸附容量在pH 为2至4很低，但其后陡增，最后趋于平缓，当pH 达到8时，吸附容量超过100mg/g.Fe 3O 4@SiO 2-AO 对于U （VI ）的吸附容量先是逐渐增加，在pH =5附近趋于平缓且达到最大，超过100mg/g ，图2热重曲线10080604020500400300200100温度/℃600UiO-66UiO-66-AO 殷晓慧等：偕胺肟基与金属有机骨架UiO-66对水中铀吸附协同作用的研究215··天津城建大学学报第24卷第3期表1不同pH 值下铀酰离子的水解率pH 5.02 5.56 5.92 6.44 6.54水解率/%0.320.320.3336.837.6之后逐渐降低.这种pH 依赖吸附可以通过吸附剂的表面电荷合理解释.在较低pH 下，吸附剂上的活性位点是质子化的并且带正电荷，UO 22+是溶液中主要的阳离子，由于静电排斥作用，带正电的U （VI ）离子不利于与带正电荷的活性位点的结合，从而导致吸附容量较低.随着pH 的增加，活性位点去质子化，结合基团和U （VI ）离子之间的静电斥力减少甚至消失，配位作用或氢键作用增加了吸附容量.另一方面，pH 诱导U （VI ）形态也可以导致pH 依赖性吸附.众所周知，随着pH 增大，U （VI ）物种逐渐从游离UO 22+变成多核的氢氧化配合物，例如（UO 22+）3（OH ）5+[11]，这些羟基配合物可能更受到吸附剂的青睐.之所以它们达到最高吸附容量时所对应的pH 不同，是由于吸附剂本身的质子化程度不同造成的.利用以上两种吸附剂对铀吸附的特点，本研究所制备的UiO-66-AO 对U （VI ）的吸附，在pH 值2至5范围内逐渐增加，pH 为5时达到最大，超过100mg/g ，且pH 在5以后一直稳定在最大吸附容量.可以看出，UiO-66-AO 对U （VI ）的最大吸附容量具有更宽泛的初始pH 范围，弥补了UiO-66和Fe 3O 4@SiO 2-AO 对U （VI ）最大吸附容量保持在较小pH 范围内的不足，对于含U （VI ）水体的处理具有重要意义.进一步进行铀酰离子的水解实验[12].分别测定25℃下，50mL 初始质量浓度50mg/L 的铀酰离子溶液在pH 值为5.02，5.56，5.92，6.44，6.54下的吸光度，并根据公式：水解率（%）=（A e -A 0）/A 0计算其水解率，公式中A 0是溶液原始的吸光度，A e 是pH 调节后溶液的吸光度.表1是不同pH 值下铀酰离子的水解率，从表1中可以看出，初始质量浓度50mg/L 的铀酰离子溶液，在pH 超过6以后开始发生水解沉淀.因此，选择pH =5.5±0.1作为最适条件用于进一步研究其他因素对UiO-66-AO 吸附U （VI ）的影响.2.3接触时间和吸附动力学在pH =5.5±0.1，m sorbent =0.02g ，V solution =50mL ，C 0=50mg/L ，T =25℃的条件下，研究时间对UiO-66-AO 吸附U （VI ）的影响，结果示于图4.很显然，吸附速率在开始的500min 相对较快，之后逐渐到达吸附平衡.短的平衡时间归因于铀与偕胺肟官能团的强螯合作用以及金属有机骨架最初大的孔体积.800min 后，对于U （VI ）的去除率可达到90%以上，且铀的吸附平衡容量为106mg/g.根据动力学数据，选择24h 作为吸附时间，以保证在后续实验中U （VI ）在UiO-66-AO 上的吸附达到平衡.吸附过程采用准一级和准二级两个动力学模型来描述.准一级动力学模型解释了基于吸附剂容量的吸附过程，该模型可由如下公式给出[13]ln （q e -q t ）=ln q e -k 1t（3）准二级模型考虑了包括外膜扩散、吸附、内孔扩散的整个吸附过程，该模型可表达为t q t=1k 2·q 2e+tq e （4）式（3）-（4）中：q e 和q t 分别是U （VI ）在平衡时间和在时间t 的吸附量，mmol/g ；k 1是准一级动力学速度常数，h -1；k 2是准二级模型的动力学速度常数，g/（mmol ·h ）.根据ln （q e -q t ）对t 的线性图形，可以获得准一级模型的k 1和理论q e 值（q e ，cal）.图5是t /q t 对t 的线性图形，从图中可以获得准二级模型的k 2和q e ，cal 值.表2为UiO-66-AO 吸附U （VI ）的动力学参数.从表2的UiO-66-AO 吸附U （VI ）的动力学参数中很明显可以看出，准二级模型的相关系数（R 2=0.9989）大于准160140120100806040200276543pH8UiO-66UiO-66-AO Fe 3O 4@SiO 2-AO图3pH 对U （VI ）吸附的影响图4接触时间对U （VI ）吸附的影响120100806040200时间/min216··2018年6月一级模型的相关系数（R2=0.9682）.此外，准二级模型的q e，cal值（q e，cal=112.6126mg/g）与实验值（q e，exp= 106mg/g）更接近.这些结果表明准二级模型比准一级模型更好地拟合了动力学数据.这个现象进一步暗示U（VI）在UiO-66-AO上的吸附是化学吸附或者表面络合，而不是质量传递[14].2.4固液比的影响本研究中UiO-66-AO的用量对于经济成本是十分重要的.吸附剂的使用量越低，该应用的成本越低，该研究的意义越大.在吸附剂质量浓度为0.2~2.0g/L 范围内，pH=5.5±0.1，C0=50mg/L，T=25℃，t= 24h的条件下，研究固液比对铀（VI）吸附的影响，结果示于图6.从图6中可以看出，铀（VI）的吸附百分比随着固液比从0.2g/L增加至0.8g/L而显著增加，这是可以预期到的，因为增加溶液中吸附剂的含量可以提供更多的吸附位点，0.8g/L以后趋于平缓，吸附百分比的提高是相对较少的.而铀（VI）的吸附容量在0.2~2.0g/L范围内，呈逐渐下降的趋势.随着固液比的升高，铀（VI）的吸附容量呈逐渐下降的趋势，很明显是由于溶液中吸附剂的含量增加，而导致单位质量吸附剂的吸附量降低.因此，为了使得铀（VI）更易与吸附位点结合，从经济和吸附效果两方面考虑，选择0.4g/L作为所有实验的最佳固液比.2.5吸附等温线及热力学研究为确定铀在UiO-66-AO上的最大吸附容量，进行吸附等温线的研究.图7给出了不同温度（10℃，25℃，40℃），pH=5.5±0.1，m sorbent=0.02g，V solution= 50mL，t=24h条件下，UiO-66-AO对于铀（20~ 160mg/L）的吸附等温线.从图7中可以看出，恒定初始浓度下，q e随着温度的升高而逐渐增大并在40℃达到最大值.这表明温度是影响UiO-66-AO对于铀吸附容量的一个重要因素.还可发现，铀剩余质量浓度（C0）为73mg/L条件下，3个温度的平衡吸附量分别达到了123.8，194.8，227.8mg/g.实验结果表明UiO-66-AO 是一种捕获铀的优良吸附材料.同时，也可以发现，当铀初始质量浓度较低时（例如初始质量浓度为20mg/L，剩余质量浓度接近于0mg/L），3个温度下的平衡吸附量变化不大（在10，25，40℃下的q e值依次为36.9，36.9，49.0mg/g）.这说明在外界环境正常变化范围内UiO-66-AO吸附去除实际水体中低浓度铀的能力基本不受温度影响或受影响较小.在该研究中选择两个经典的等温线模型即Langmuir和Freundlich模型，以确定等温线参数.Langmuir等温线模型表明吸附发生在均匀吸附剂表面可提供相同能力的部位，每个位点携带分子的数量相等且吸附分子之间没有相互作用.它可以由如161412108642时间/min图5UiO-66-AO吸附铀（VI）的准二级吸附动力学表2UiO-66-AO吸附U（VI）的动力学参数参数准一级准二级q e，exp/mg·g-1107q e，cal/mg·g-183.1828112.6126 k1/min-10.00406k2/g·mg-1·min-10.1118×10-3 R20.96820.9989180160140120100806040200 1.81.00.60.40.2固液比/g·L-12.21.61.41.22.0 0.8100 98 96 94 92 90 88 86吸附容量吸附百分比图6固液比对U（VI）吸附的影响250200150100500-10402010剩余质量浓度/mg·L-1807060503040℃25℃10℃Freundlich拟合曲线Langmuir拟合曲线图7浓度对U（VI）吸附的影响殷晓慧等：偕胺肟基与金属有机骨架UiO-66对水中铀吸附协同作用的研究217··表3UiO-66-AO吸附铀的Langmuir和Freundlich的等温线模型常数温度/℃Langmuir Freundlichq max/mg·g-1K L/L·mg-1R2K F/mg·g-1n R210 25 40114.4184.1228.11.00040.24130.16460.85970.85440.902456.0461.4166.295.3903.7913.4380.97800.96960.9961（下转第224页）下的线性形式表示[15]C eq e=C e Q0+1Q0K L（5）式中：C e是溶液中U（VI）的平衡浓度，mg/L；q e是平衡时的吸附量，mg/g；Q0是最大吸附容量，mg/g；K L是Langmuir常数，L/mg.Freundlich等温模型用于不均匀表面能系统，吸附剂异质表面上吸附热和亲和度是不均匀分布的，并且由下式表示ln q e=ln K F+ln C e n（6）式中：q e是平衡吸附量，mg/g；K F是Freundlich常数，mg/g；1/n是异质性因子，1/n的值表示等温线的类型是不可逆的（1/n=0），有利的（0<1/n<1）和不利的（1/n>1）.图7也给出了Langmuir和Freundlich模型对吸附等温线数据的拟合曲线（相关参数列在表3中）. Freundlich模型拟合的等温线数据在图7中用实线表示，其相关系数较大，这表明Freundlich模型比较准确地拟合了吸附等温线数据.与Langmuir等温吸附模型（虚线）有关的q max，常数K L也总结在表3中.在10℃时，q max的评估值为114.4mg/g，而在25℃和40℃下q max分别增加到184.1mg/g和228.1mg/g.可见，通过升高温度可促进吸附容量达到更高的水平.此外，表3中的Langmuir 等温线模型的K L值随温度的升高而降低，也证实了高温有利于铀在UiO-66-AO上的吸附，说明U（VI）在UiO-66-AO上的吸附是吸热反应.从表3中可以发现Freundlich模型的R2比Langmuir等温吸附模型的R2高，表明Freundlich模型描述吸附数据的准确程度高于Langmuir模型. Freundlich模型认为吸附过程可以是单分子层的和多分子层的吸附，而单层代表化学吸附，多层则是物理吸附.可能的化学吸附是由于偕胺肟基与铀酰离子的强螯合和UiO-66对铀吸附的共同作用.等温吸附数据还表明UiO-66-AO属于不均匀表面能系统，吸附剂异质表面上吸附热和亲和度是不均匀分布的，这是由于偕胺肟基在UiO-66上的不均匀分布所导致的.根据表3中的Freundlich模型常数K F和n值，可知所有实验温度下的n值都大于1，可以推测在铀与UiO-66-AO纳米微粒之间存在亲和性，而它们之间的吸附主要是化学吸附.3结论本文在研究相关文献的基础之上首次合成了偕胺肟基修饰的金属-有机框架UiO-66（UiO-66-AO）.采用傅里叶变换红外光谱、热重分析仪，对合成样品进行表征，证明了UiO-66-AO的成功合成.通过批次实验，研究了接触时间、pH、固液比、温度和初始铀离子浓度对于吸附的影响.吸附实验结果表明：800min 后，对于U（VI）的去除率可达到90%以上，吸附过程符合准二级动力学模型，进一步暗示U（VI）在UiO-66-AO上的吸附是化学吸附或者表面络合，而不是质量传递.UiO-66-AO相比UiO-66和Fe3O4@SiO2-AO 对U（VI）的最大吸附容量具有更宽泛的初始pH范围.0.4g/L为该研究的最佳固液比.吸附等温线与Freundlich模型有很好的一致性，表明该吸附属于不均匀表面能吸附，吸附剂异质表面上吸附热和亲和度是不均匀分布的，且反应自发，高温有利于该吸附过程.以上结论表明UiO-66-AO可被潜在性地作为高效材料用于从废水和海水中去除和回收U（VI）.参考文献：[1]YAN S，HUA B，BAO Z，et al.Uranium（VI）removal by nan-oscale zerovalent iron in anoxic batch systems[J].Envi-ronmental Science&Technology，2010，44（20）：7783. 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偕胺肟基改性碳纳米管对铀的吸附性能研究
偕胺肟基改性碳纳米管对铀的吸附性能研究谢磊;唐文玲;谢水波;王劲松;王慧娟;王赛【摘要】对多壁碳纳米管（MWNTs）进行偕胺肟基改性，采用透射电子显微镜（TEM ）和傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）进行表征，研究了改性前后 MWNTs 在不同条件下对铀的吸附性能。
结果表明，在pH＝2～8的范围内，未改性的碳纳米管（raw‐MWNTs）与偕胺肟基改性碳纳米管（AO‐MWNTs）对铀的吸附容量均是先增大后降低，pH 值为5时达到最大。
随着铀初始浓度的增大，raw‐MWNTs和AO‐MWNTs对铀的吸附容量逐渐升高。
当铀初始浓度为10 mg／L 时，AO‐MWNTs对铀振荡吸附30 min后达到平衡，吸附容量可达18.93 mg／g ，而raw‐MWNTs对铀振荡吸附60 min后趋于稳定，吸附容量可达9.59 mg ／g。
AO‐MWNTs对铀的吸附符合Langmuir和Freundlich模型，最大理论吸附容量为106.38 mg／g。
%AO‐MWNTs were obtained through multi‐walled carbon nanotubes (MWNTs ) modified by amidoxime group ,and characterized by transmission electron microscope (TEM) and fourier transform infrared spectrometer (FTIR) .The adsorption experi‐ments of uranium on the raw‐MWNTs and AO‐MWNTs were studied under different conditions .The results show that the adsorption capacities of uranium on raw‐MWNTs and AO‐MWNTs primarily increase and then decrease over the range of pH =2‐8 ,and reach the maximum at pH=5 .With the increase of initial concentration of uranium ,the adsorption capacities of uranium on the two materials gradually increase . When the initial concentration of uranium is 10 mg/L ,the adsorption of uranium on AO‐MWNTs balances after oscillating 30 min ,and the adsorption capacityreaches 18.93 mg/g ,while the raw‐MWNTs tend to be stable after 60 min , and the adsorption capacity is 9.59 mg/g .The adsorption capacity of uranium on AO‐MWNTs can be described by Langmuir and Freundlich models ,and the theoretical maximum adsorption capacity can reach 106.38 mg/g .【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2016(050)003【总页数】8页(P410-417)【关键词】多壁碳纳米管;偕胺肟基;铀;吸附【作者】谢磊;唐文玲;谢水波;王劲松;王慧娟;王赛【作者单位】南华大学污染控制与资源化技术湖南省高校重点实验室，湖南衡阳421001;南华大学污染控制与资源化技术湖南省高校重点实验室，湖南衡阳421001; 铜仁职业技术学院，贵州铜仁 554300;南华大学污染控制与资源化技术湖南省高校重点实验室，湖南衡阳 421001;南华大学污染控制与资源化技术湖南省高校重点实验室，湖南衡阳 421001;南华大学污染控制与资源化技术湖南省高校重点实验室，湖南衡阳 421001;南华大学污染控制与资源化技术湖南省高校重点实验室，湖南衡阳 421001【正文语种】中文【中图分类】TQ424.3碳纳米管自1991年[1]被发现以来，引起人们的广泛研究，它具有由一层或多层石墨片通过卷曲而形成的无缝、中空筒柱型结构。
一种偕胺肟微凝胶吸附剂的制备方法及其快速提铀应用[发明专利]
![一种偕胺肟微凝胶吸附剂的制备方法及其快速提铀应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/4fe0a03c640e52ea551810a6f524ccbff121ca93.png)
专利名称：一种偕胺肟微凝胶吸附剂的制备方法及其快速提铀应用
专利类型：发明专利
发明人：何沛谚,潘建明,马悦
申请号：CN202210132719.5
申请日：20220214
公开号：CN114643046A
公开日：
20220621
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于吸附分离功能材料技术领域，涉及一种偕胺肟微凝胶吸附剂的制备方法及其快速提铀应用。
步骤为：首先利用N’N‑二乙基丙烯酰胺DEA为骨架单体，制备富含羧基的微凝胶，然后利用酰胺化反应，修饰上二氨基马来腈，利用盐酸羟胺进一步将腈基反应成为偕胺肟基团。
本发明由于采用了DEA为骨架单体合成了可以在有机溶剂中溶胀的微凝胶，使得水凝胶材料可以在有机溶剂中修饰偕胺肟基团，不需要合成特殊的偕胺肟单体，大大简化的材料制备方法；由于采用了微凝胶材料用于吸附铀，其溶胀速率远大于一般水凝胶，因此大大提高了吸附速率。
申请人：江苏大学
地址：212013 江苏省镇江市京口区学府路301号
国籍：CN
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偕胺肟基功能高分子膜吸附铀量的测定
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暗 区铀含 量都 为零 ）得 到 分光 光 度 计 法测 定 的铀 含 量 并 不是 螯 合 电板 表 面的 真 实铀 含 ，
量 ， 却是 脱 附下 来的铀 的真 实量 ， 肯定 了分光 光度 法测定铀 的吸 附量优 势所在 。 但 这
关 键 词 ： 能 高分 子 膜 ； 胺 肟 基 螯 合 电极 ； 量 测 定 功 偕 铀 中 图 分 类 号 ：Ｔ ４ ． ９ Ｑ ３２ ７９ 文 献标 志码 ： Ａ
（ ｙ Ｌａ ｏ ａ ｏ ｙ ｏ ｂ ｅ — ｌｓ ｉ ｓ Ｋｅ ｂ ｒ ｔ ｒ ｆＲｕ ｂ ｒ ｐ ａ ｔｃ ，Ｍ ｉ ｓ ｒ ｆＥｄｕ ａ ｉ ｎ；Ｉ ｓ ｉｕ ｅ ｏ ｎ ｔｏ ａ ｌ ｍｅ ｓ ｎ ｔｙ ｏ ｃｔ ｏ ｎ ｔｔ ｔ ｆＦｕ ｃ ｉ ｎ ｌ Ｐｏ ｙ ｒ ，
偕胺肟基对铀的吸附原理_理论说明以及概述
偕胺肟基对铀的吸附原理理论说明以及概述1. 引言1.1 概述本文旨在探讨偕胺肟基对铀的吸附原理以及理论说明，并对其潜在应用前景和风险进行评估。
随着工业化进程的推进，铀作为一种重要的能源资源得到了广泛利用，但同时也引发了严重的环境污染问题。
因此，研究高效、选择性和安全的铀吸附材料具有重要意义。
1.2 文章结构本文分为五个部分进行叙述。
首先，在引言部分介绍本文的主题和目标。
然后，通过“偕胺肟基与铀的相互作用”部分，从偕胺肟基和铀两个方面进行介绍，以便更好地理解它们之间的相互作用关系。
接下来，在“理论说明与实验验证”部分详细阐述相关理论模型和计算方法，并给出实验数据与理论预测结果之间的对比分析。
在“应用前景和潜在风险评估”部分，探讨了偕胺肟基在铀废物处理中的潜在应用前景，并对其可能存在的风险进行评估和控制建议。
最后，在“结论和展望”部分总结得出对铀吸附能力和选择性的结论，并展望了未来进一步提升偕胺肟基吸附材料性能以及其在废物处理中的应用前景。
1.3 目的本文旨在深入探讨偕胺肟基与铀的相互作用机理，通过量子化学模拟方法对其进行理论解释，并验证实验数据和理论预测结果之间的一致性。
同时，评估偕胺肟基吸附剂在铀废物处理中的潜在应用前景，并提出风险评估及控制建议，为进一步研究和开发高效、安全的铀吸附材料提供理论依据和指导。
2. 偕胺肟基与铀的相互作用:2.1 偕胺肟基的介绍:偕胺肟基是一种有机化合物，具有多个氨基和肟基团。
它在环境科学领域引起广泛关注，因为它具有出色的金属吸附性能和选择性。
由于偕胺肟基分子中含有多个氨基和肟基团，这些官能团可以与金属离子形成配位键。
这种特殊结构赋予了偕胺肟基对铀等重金属离子具有强烈的亲和力。
2.2 铀的性质及其环境污染问题:铀是一种放射性重金属元素，存在于自然界中。
但由于人类活动，如核电站事故、核武器制造等，铀也会被释放到环境中。
铀污染对生态系统和人类健康造成潜在危害。
因此，寻找高效、经济且环保的方法来去除环境中的铀污染是至关重要的。
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偕胺肟基对铀的吸附机理可以描述为：偕胺肟基与铀离子之间的离子交换和络合作用。
具体来说：
1. 离子交换：偕胺肟基可以与铀离子发生交换，即铀离子从溶液中转移到偕胺肟基表面。
这一过程通常需要一定的能量，但溶液中的离子强度和温度等因素可能会影响这个过程的速度和程度。
2. 络合作用：偕胺肟基可以与铀离子形成络合离子，即通过多个原子间的相互作用形成一个稳定的复合物。
这种络合作用增强了偕胺肟基与铀离子的结合力，从而提高了吸附效率。
此外，溶液的pH值、盐度、温度等因素也可能影响偕胺肟基对铀的吸附效果。
例如，pH 值会影响溶液中氢离子和氢氧根离子的浓度，从而影响偕胺肟基的化学性质和络合能力。
盐度则会影响离子间的相互作用，从而影响离子交换和络合过程。
温度则会影响分子和离子的运动，从而影响吸附速率和吸附容量。
总的来说，偕胺肟基对铀的吸附机理涉及到离子交换、络合作用以及溶液环境因素的影响。
这些因素相互作用，共同决定了偕胺肟基对铀的吸附效果。
以上所述仅是基本机理，实际上的吸附过程还会受到偕胺肟基的化学结构、制备条件、溶液中其他离子浓度等诸多因素的影响，需要具体情况具体分析。