首页> 正文

功能化MIL-101金属有机框架材料的制备及其铀吸附性能研究

2020-12-08阅读(691)

功能化MIL-101金属有机框架材料的制备及其铀吸附性能研究

论文摘要

随着大规模使用化石能源所导致的全球环境污染问题的加剧,作为清洁能源的核能,越发收到世界各国的关注和重视。作为核能主要源料的铀资源,迫切需要找到稳定可持续的供给方式。海洋中蕴藏着45亿吨的铀,是陆地铀储量的1000倍。然而,海水中铀资源低浓度的存在形式和多种共存离子的干扰,严重制约了海洋中铀资源的提取。因此开发高选择性、高吸附容量和快速吸附速率的吸附材料,对海洋中铀资源的开发和利用具有重要的意义。本论文以MIL-101（Cr）金属有机框架材料为原材料,通过功能化处理制备得到三种吸附材料:MIL-101-AO、DSHM-DAMN、MIL-101/PVA,并分别研究了其结构和铀吸附性能。采用不饱和金属位点配位法和胺肟化处理法制备了偕胺肟功能化的MIL-101吸附材料（MIL-101-AO）,所合成的材料具有规则的八面体结构,比表面积为2103 m2g-1,在25℃下pH为8时达到吸附平衡时间为25 min,具有较快的吸附速率,饱和吸附容量为476 mg g-1,符合准二级动力学吸附模型和Langmiur等温吸附模型;离子竞争实验表明,MIL-101-AO对铀酰离子具有优异的选择性,对铀酰离子的去除率超过90%。采用分步合成法和随之的酸刻蚀法制备了双层中空MIL-101金属有机框架材料（DSHM）,再通过不饱和金属位点配位法制备了二氨基马来腈功能化的双层中空MIL-101吸附材料（DSHM-DAMN）。DSHM-DAMN的最佳吸附pH值为8,吸附性能优于MIL-101-AO材料,在25℃下饱和铀吸附容量为601 mg g-1,符合准二级动力学吸附模型和Langmiur等温吸附模型;通过XPS分析,推测二氨基马来腈官能团中的腈基和氨基官能团共同参与了对铀酰离子的配位。采用掺杂物理交联法合成了MIL-101/聚乙烯醇复合水凝胶材料（MIL-101/PVA）,该复合材料呈多孔状三维网络结构,孔道内堆积着MIL-101晶体颗粒。材料在25℃下pH为8时饱和铀吸附容量可达511 mg g-1,超过了单纯的MIL-101和PVA材料的吸附量,符合准二级动力学吸附模型和Langmiur等温吸附模型;MIL-101/PVA在动态吸附过程中,在20天内达到吸附量饱和,其平衡吸附量为1.25 mg g-1,在五次循环吸附后,吸附性能仅有轻微下降,具有良好的实际应用能力,克服了粉末状MIL-101材料难以回收的问题。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 研究背景
  •   1.2 海水提铀技术的发展历史
  •   1.3 吸附材料介绍
  •     1.3.1 无机吸附材料
  •     1.3.2 有机合成聚合物吸附材料
  •     1.3.3 金属有机框架（MOF）吸附材料
  •   1.4 本论文的研究内容
  • 第2章 实验材料及表征方法
  •   2.1 实验材料
  •     2.1.1 实验原料与试剂
  •     2.1.2 实验仪器与设备
  •   2.2 表征方法与分析方法
  •   2.3 本章小结
  • 第3章 偕胺肟功能化MIL-101 材料的制备及其铀吸附性能研究
  •   3.1 引言
  •   3.2 实验部分
  •     3.2.1 吸附材料的制备
  •     3.2.2 吸附试验
  •   3.3 结果与讨论
  •     3.3.1 材料结构表征分析
  •     3.3.2 pH值对吸附性能的影响
  •     3.3.3 吸附动力学研究
  •     3.3.4 吸附等温线研究
  •     3.3.5 离子竞争吸附实验
  •     3.3.6 模拟海水实验
  •   3.4 本章小结
  • 第4章 二氨基马来腈功能化双层中空MIL-101 材料的制备及其铀吸附性能研究
  •   4.1 引言
  •   4.2 实验部分
  •     4.2.1 吸附材料的制备
  •     4.2.2 铀吸附实验
  •   4.3 结果与讨论
  •     4.3.1 材料结构表征分析
  •     4.3.2 溶液pH值对吸附性能的影响
  •     4.3.3 吸附动力学研究
  •     4.3.4 吸附等温线研究
  •     4.3.5 离子竞争吸附试验
  •     4.3.6 吸附机理
  •     4.3.7 模拟海水实验
  •     4.3.8 循环吸脱附实验
  •   4.4 本章小结
  • 第5章 MIL-101/聚乙烯醇水凝胶复合材料的制备及其铀吸附性能研究
  •   5.1 引言
  •   5.2 实验部分
  •     5.2.1 吸附材料的制备
  •     5.2.2 吸附试验
  •   5.3 结果与讨论
  •     5.3.1 材料结构表征分析
  •     5.3.2 溶液pH值对吸附性能的影响
  •     5.3.3 吸附动力学研究
  •     5.3.4 吸附等温线研究
  •     5.3.5 离子竞争吸附试验
  •     5.3.6 循环吸脱附实验
  •     5.3.7 动态吸附与防污性能
  •   5.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 张骥驰

    导师: 李茹民

    关键词: 铀酰离子,吸附,模拟海水

    来源: 哈尔滨工程大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 海洋学,化学

    单位: 哈尔滨工程大学

    基金: 黑龙江省科学基金项目(项目编号为QC2018010)

    分类号: P746.2;O647.33

    总页数: 76

    文件大小: 5101K

    下载量: 288

    相关论文文献

    • [1].黄铁矿的吸附性能研究现状及进展[J]. 矿产综合利用 2020(05)
    • [2].烟碱在膨润土中的吸附性能研究[J]. 云南化工 2019(12)
    • [3].硅藻土对亚甲基蓝的吸附性能研究进展[J]. 广州化工 2017(03)
    • [4].茶叶对重金属的吸附性能研究[J]. 轻工科技 2020(03)
    • [5].柚子皮活性炭对铀的吸附性能研究[J]. 四川环境 2020(05)
    • [6].球磨载铝纤维素对水中砷离子的吸附性能研究[J]. 广东化工 2019(23)
    • [7].石墨相氮化碳的剥离及其对亚甲基蓝吸附性能研究[J]. 内蒙古科技大学学报 2020(01)
    • [8].球形与粉状4A沸石的锌交换及气体吸附性能研究[J]. 天然气化工(C1化学与化工) 2019(06)
    • [9].龙须菜细胞壁多糖对硼的吸附性能研究[J]. 核农学报 2020(08)
    • [10].CaCO_3/g-C_3N_4复合材料的制备及吸附性能研究[J]. 人工晶体学报 2020(09)
    • [11].赤泥对亚甲基蓝吸附性能研究[J]. 应用化工 2016(12)
    • [12].赤泥对含铜废水的吸附性能研究[J]. 山东化工 2017(14)
    • [13].载铜树脂对氨氮的吸附性能研究[J]. 山东化工 2017(19)
    • [14].脱硅稻壳炭对亚甲基蓝的吸附性能研究[J]. 山东化工 2019(22)
    • [15].改性橘子皮对重金属铅离子的吸附性能研究[J]. 应用化工 2019(12)
    • [16].铝负载螯合树脂的筛选及其氟吸附性能研究[J]. 湖南师范大学自然科学学报 2020(04)
    • [17].聚苯乙烯-精氨酸螯合树脂的合成及对茶碱的吸附性能研究[J]. 精细化工中间体 2020(05)
    • [18].氨基膦酸螯合纤维对铟的动态吸附性能研究[J]. 石家庄学院学报 2020(06)
    • [19].覆铁砂对锑的吸附性能研究[J]. 广东化工 2020(21)
    • [20].改性麦麸对废水中铜离子的吸附性能研究[J]. 应用化工 2020(02)
    • [21].不同配比水泥土对铜离子的吸附性能研究[J]. 安徽建筑 2020(05)
    • [22].杜仲果壳残渣对亚甲基蓝吸附性能研究[J]. 广东化工 2016(21)
    • [23].改性活性炭纤维对甲醛吸附性能研究进展[J]. 化工新型材料 2020(S1)
    • [24].二氧化硅气凝胶对挥发性有机污染物的吸附性能研究（英文）[J]. 化学通报 2020(06)
    • [25].超交联多孔碳的制备及其对甲苯吸附性能研究[J]. 广西大学学报(自然科学版) 2020(03)
    • [26].磁性水热炭对重金属离子铅的吸附性能研究[J]. 应用化工 2020(08)
    • [27].改性玉米秸秆的表征及吸附性能研究[J]. 节能与环保 2020(10)
    • [28].红茶粉末对结晶紫吸附性能研究[J]. 化工新型材料 2016(11)
    • [29].粉煤灰合成P型沸石及其对氨氮吸附性能研究[J]. 硅酸盐通报 2012(06)
    • [30].气溶胶辅助法合成球形氧化镁及其吸附性能研究[J]. 无机盐工业 2020(01)

    标签：;  ;  ;  

    功能化MIL-101金属有机框架材料的制备及其铀吸附性能研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕论降 版权所有 鄂ICP备12018319号-6