多糖基复合水凝胶的制备及其对铀吸附性能研究

作     者：韩珊珊 

作者单位：青海师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈元涛

授予年度：2024年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081702[工学-化学工艺] 081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 

主      题：铀酰离子 水凝胶 吸附 MOFs材料 

摘      要：含铀污水造成的污染问题对社会经济的发展产生阻碍,因其较强的可流动性使得其更容易直接/间接进入食物链,对生物造成伤害。因此,怎样有效对含铀污水进行处理是当今社会的一大研究热点之一。处理含铀污水的最常用的方法是吸附法,本论文在以往含铀污水处理技术总结的基础上,探究成本更低、效率更高的材料实现对含铀污水的高效处理。 （1）通过室温简单交联的方法制备了羧甲基纤维素水凝胶CMC-Cu,并添加聚乙二醇6000对水凝胶进行改性得到CMC-Cu-PEG,对制得的水凝胶形貌及结构进行表征,分别从pH值、初始铀浓度、吸附时间、吸附温度及循环利用性等方面考察材料的吸附能力。结果表明,当pH值为4.0时CMC-Cu和CMC-Cu-PEG对铀酰离子吸附能力最好;对两种水凝胶的吸附拟合,更为符合Langmuir等温方程,25℃时CMC-Cu和CMC-Cu-PEG最大吸附量为340.23mg·g-1和559.35 mg·g-1;两种水凝胶的吸附过程更为符合准二级动力学模型,是以化学吸附为主的过程;温度升高有利于两种水凝胶吸附的进行。 （2）利用海藻酸钠水凝胶为基质固定不同有机配体制备的MOFs材料,得到复合水凝胶吸附剂SA/BTC-MOF和SA/BPDC-MOF。对制得的复合水凝胶形貌及结构进行表征,并探究不同吸附条件下材料的吸附性能,结果表明,两种复合水凝胶材料吸附过程更为符合Langmuir等温吸附模型,且SA/BTC-MOF和SA/BPDC-MOF最大理论吸附量分别为717.61 mg·g-1和1082.89 mg·g-1;热力学参数表明,两种复合水凝胶对铀吸附过程是吸热的;两种复合水凝胶对铀的吸附更为符合准二级动力学模型,是以化学吸附为主导的过程;重复利用性实验结果表明,SA/BTC-MOF稳定性高于SA/BPDC-MOF。 （3）选择更为稳定的单苯环结构MOFs材料,并以海藻酸钠水凝胶为载体制备海藻酸钠基复合水凝胶SA/OH-MOF和SA/NH2-MOF。对制得的复合水凝胶形貌及结构进行表征,研究复合水凝胶吸附铀酰离子的效果。讨论了pH值、初始铀浓度、吸附时间、吸附温度和循环利用对吸附性能的影响。结果表明,SA/OH-MOF和SA/NH2-MOF吸附铀能力分别为704.57 mg·g-1和1255.52 mg·g-1;吸附过程更为符合准二级动力学模型,即两种材料对铀的吸附是以化学吸附为主导的过程;通过对热力学数据分析得,两种复合水凝胶材料对铀的吸附是吸热过程。