功能化水熱碳微球的制備及其對鈾(ⅵ)的吸附性能研究

1、論文編號：論文編號：2012161605研究生畢業(yè)論文（全日制專業(yè)型碩士申請學(xué)位）（全日制專業(yè)型碩士申請學(xué)位）論文題目論文題目功能化水熱碳微球的制備及其對鈾(VI)的吸附性能研究學(xué)位申請人學(xué)位申請人何麗凱專業(yè)領(lǐng)域化學(xué)工程研究方向核素吸附材料指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師劉云海（教授）2015年06月05日摘要東華理工大學(xué)研究生畢業(yè)論文中文摘要首頁用紙東華理工大學(xué)研究生畢業(yè)論文中文摘要首頁用紙畢業(yè)論文題目：功能化水熱碳微球的制備及其對鈾的吸附性能研究化

2、學(xué)工程專業(yè)2012級碩士研究生姓名：何麗凱指導(dǎo)教師(姓名、職稱)：劉云海（教授）摘要水熱碳微球具有合成條件溫和，方法簡單，原料廉價易得，物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和親水性好等特點，已成為一種極具吸引力的多用途基體材料。但是由于其表面官能團較少且對鈾的選擇性較低，限制了其在放射性核素分離方面的應(yīng)用。本文在水熱碳微球合成過程中添加少量乙烯基單體作為功能化試劑，分別制備出偕胺肟化水熱碳微球（HTCAO），酰胺化水熱碳微球（HTCAM）和磷酸化水熱碳微球

3、（HTCPO4），極大地提高了水熱碳微球?qū)︹?VI)的吸附容量和選擇性，豐富了鈾吸附材料的研究領(lǐng)域。通過SEM對水熱碳微球的形貌進行了表征，使用FTIR和XPS考察了其表面官能團的種類。在吸附實驗中，對影響鈾吸附的幾個因素，如溶液pH值，鈾初始濃度，接觸時間和溫度等因素進行了研究，討論了吸附等溫線，吸附動力學(xué)和熱力學(xué)特性，對材料的選擇性和重復(fù)使用性也進行了詳細的研究。以可溶性淀粉為碳源，丙烯腈為功能單體，通過水熱法制備偕胺肟水熱碳微球H

4、TCAO。HTCAO保留了原始碳微球的完美球形外貌，對鈾的吸附符合Langmuir等溫模型和準(zhǔn)二級動力學(xué)模型，理論單層飽和吸附量可達724.6mg?g1，吸附是吸熱和自發(fā)的過程。在多種金屬離子存在時，HTCAO對鈾表現(xiàn)出很高的選擇性，選擇率可達52.2%。當(dāng)使用1.0mol?L1HCl溶液做為洗脫液時，洗脫率可達93.5%，并且經(jīng)過4次洗脫，HTCAO對鈾仍有很高的吸附量。以葡萄糖和丙烯酰胺為原料，通過一步水熱法制備出酰胺化水熱碳微球H

5、TCAM，HTCAM呈現(xiàn)出良好的球形外貌，對鈾的吸附符合Langmuir等溫模型和準(zhǔn)二級動力學(xué)模型，對鈾的理論單層飽和吸附量為262.5mgg1，熱力學(xué)研究結(jié)果顯示，吸附過程為吸熱和自發(fā)過程。選擇性實驗結(jié)果表明，HTCAM對鈾具有較高的選擇性，選擇率最高為35.3%。洗脫和重復(fù)使用性實驗結(jié)果表明，使用1.0mol?L1HNO3溶液做為洗脫液時，洗脫率達到96.4%，經(jīng)過多次洗脫，HTCAM對鈾的吸附量并沒有明顯降低。以乙二醛作為碳源，在

6、水熱碳化過程中通過添加少量乙烯基磷酸作為功能化試劑，制備出磷酸化水熱碳微球HTCPO4，在制備過程中HTCPO4的球形外貌沒有受到破壞，HTCPO4對鈾(VI)的吸附可以很好地用Langmuir等溫模型和準(zhǔn)二級動力學(xué)模型描述，理論單層飽和吸附量為319.5mg?g1，并且對鈾的吸附是吸熱和自發(fā)過程。選擇性實驗中，HTCPO4對鈾(VI)的選擇率高達57.9%。洗脫和重復(fù)性實驗結(jié)果表明，使用1.0mol?L1HNO3溶液做為洗脫液時，洗脫