几种新型复合吸附剂对铀的吸附作用

mxene铀吸附最佳phMXene是一种新型的二维材料，由层状的过渡金属碳化物或氮化物构成。

近年来，研究人员发现MXene材料具有优异的吸附性能，尤其在铀吸附方面表现出色。

本文将重点探讨MXene铀吸附的最佳pH 条件。

铀是一种具有放射性的重金属元素，存在于自然界中。

由于其放射性的特性，铀对人体和环境具有潜在的危害。

因此，铀的去除和回收成为了环境保护和核能工业中的重要问题。

近年来，吸附材料被广泛应用于铀的去除和回收过程中，而MXene作为一种新兴的吸附材料，引起了研究人员的广泛关注。

pH值是影响吸附过程的重要因素之一。

pH值的变化可以影响吸附剂和吸附物之间的化学反应，从而影响吸附效果。

研究人员通过实验发现，MXene对铀的吸附性能在不同pH值下表现出不同的特性。

当pH值较低时，MXene对铀的吸附性能较差。

这是因为在酸性条件下，MXene表面带正电荷，而铀离子带负电荷，二者之间存在排斥作用，导致吸附效果不佳。

当pH值处于中性范围时，MXene对铀的吸附性能最佳。

在中性条件下，MXene表面带有较少的电荷，这有利于铀离子与MXene表面形成较强的吸附作用。

研究人员通过实验发现，当pH值为7左右时，MXene对铀的吸附能力最强，吸附量最大。

当pH值较高时，MXene对铀的吸附性能再次下降。

在碱性条件下，MXene表面带负电荷，而铀离子带正电荷，同样会导致二者之间的排斥作用，从而降低吸附效果。

总结来说，MXene对铀的吸附性能在中性条件下表现出最佳效果。

这是因为在中性pH值范围内，MXene表面电荷的变化最小，有利于与铀离子形成较强的吸附作用。

因此，在实际应用中，控制吸附系统的pH值在中性范围内，可以最大限度地提高MXene对铀的吸附效果。

除了pH值，还有其他因素也会影响MXene对铀的吸附性能，例如MXene的结构、孔径大小、温度等。

因此，在实际应用中，需要综合考虑这些因素，以确定最佳的吸附条件。

MXene作为一种新型的吸附材料，在铀吸附方面具有潜在的应用价值。

第1篇一、引言铀作为一种重要的能源资源，在全球能源结构中扮演着至关重要的角色。

随着全球能源需求的不断增长，铀资源的开发与利用成为各国关注的焦点。

传统的铀资源开发方法主要依赖于陆地铀矿的开采，然而，陆地铀矿资源日益枯竭，寻找新的铀资源开发技术显得尤为重要。

海水提铀吸附法作为一种新兴的铀资源开发技术，具有资源丰富、成本低廉、环境友好等优点，受到了广泛关注。

二、海水提铀吸附法原理海水提铀吸附法是指利用吸附剂从海水中提取铀的方法。

该方法主要包括以下步骤：1. 海水预处理：将海水进行预处理，去除其中的悬浮物、有机物等杂质，提高吸附剂与铀的接触效率。

2. 吸附：将预处理后的海水与吸附剂混合，通过吸附剂表面的官能团与铀离子发生络合作用，使铀离子被吸附在吸附剂表面。

3. 分离：将吸附了铀离子的吸附剂与海水分离，通常采用过滤、离心等方法。

4. 解吸：将吸附了铀离子的吸附剂进行解吸处理，使铀离子从吸附剂表面释放出来。

5. 铀富集：将解吸后的铀离子进行富集处理，提高铀的浓度。

6. 铀提取：将富集后的铀进行提取，通常采用离子交换、溶剂萃取等方法。

三、海水提铀吸附剂种类目前，海水提铀吸附剂主要分为以下几类：1. 有机高分子吸附剂：如聚丙烯酸、聚丙烯酰胺等，具有吸附容量大、选择性好等优点。

2. 无机材料吸附剂：如活性炭、硅藻土等，具有成本低、吸附性能稳定等优点。

3. 复合型吸附剂：将有机高分子吸附剂与无机材料吸附剂进行复合，提高吸附剂的吸附性能。

四、海水提铀吸附法优势1. 资源丰富：海水是地球上最大的铀资源库，其铀资源量约为陆地铀矿的4000倍，具有巨大的开发潜力。

2. 成本低廉：海水提铀吸附法采用天然材料或低成本材料作为吸附剂，降低了铀资源开发成本。

3. 环境友好：海水提铀吸附法不会对海洋生态环境造成严重破坏，具有较高的环境友好性。

4. 可持续发展：海水提铀吸附法符合可持续发展理念，有助于缓解陆地铀矿资源枯竭的问题。

五、海水提铀吸附法挑战1. 吸附剂吸附容量有限：海水中的铀含量较低，需要提高吸附剂的吸附容量，以降低铀资源开发成本。

金属-有机框架(MOFs)材料对铀吸附的最新研究进展田明【摘要】金属-有机框架,由于其比表面积大、孔径可调及易于修饰等优点,被广泛应用于吸附分离、催化、药物控释等领域.本文主要介绍的是金属-有机框架材料对铀的吸附研究进展,主要包括金属-有机框架、功能化金属-有机框架以及金属-有机框架复合材料.【期刊名称】《江西化工》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】3页(P46-48)【关键词】金属-有机框架;吸附;铀【作者】田明【作者单位】南华大学化学化工学院,湖南衡阳421001【正文语种】中文1 前言在铀矿采矿和核活动中会释放出大量的铀，在酸性环境中铀以UO22+的形式存在。

铀易于在水体和土壤中迁移，如果将其排放到环境中将对生物圈将产生潜在的危害。

根据世界卫生组织规定，水中铀(VI)浓度最高不得超过50μg/L。

人体过量的铀将会引发一系列疾病，严重的将会致癌[1]。

因而，有必要对含铀的废水进行清除，其不仅是为了核能的可持续发展而且也是为了保护环境和人类健康。

因此，选择性铀离子吸附材料的开发是非常重要的。

此外，新型吸附剂用于从海水中提取铀的潜在应用也是有吸引力的，海水中铀含量是陆地矿石中的1000倍[2]。

金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks，MOFs)，是由金属原子或原子簇团为“节点”，有机多齿配体为“支柱”通过配位自组装而成的、具有周期性多维规整孔道结构的多孔晶体材料[3]。

具有比表面积大，孔道规整，结构与性能可调等优点，被广泛应用到吸附分离[4]、催化[5]、药物控释[6]等领域。

本文主要介绍的是金属-有机框架对于铀的吸附，其中包括金属-有机框架材料，功能化金属-有机框架材料和金属-有机框架材料复合材料对铀的吸附。

2 MOFs材料在铀吸附方面的应用2.1 金属-有机框架对铀的吸附对于金属-有机框架材料对于铀的吸附中，金属-有机框架材料因其比表面积大和具有不饱和配位点，受到研究者广泛的关注。

科研开发化工科技,２０１７,２５(６):２７~３２S C I E N C E &T E C HN O L O G YI NC H E M I C A LI N D U S T R Y∗基金项目:国家自然科学基金青年基金项目(A ０５０４０９);南华大学２０１６年核资源与环境大学生创新训练中心创新实验项目.作者简介:龙㊀威(１９８３Ｇ),男,湖南湘潭人,南华大学实验师,博士,主要从事新型功能材料与放射化学方面的研究.收稿日期:２０１７Ｇ０７Ｇ１６新型磁性纳米功能材料F e ３O ４＠gＧC ３N ４的制备及其吸附铀的性能研究∗龙㊀威１,２,李紫艳１,符志鹏１,祖㊀秀１,唐㊀凯１,杨星月１(１．南华大学化学化工学院,湖南衡阳４２１００１;２．南华大学期刊社,湖南衡阳４２１００１)摘㊀要:利用沉积还原法制备了一种新型磁性功能纳米吸附材料F e ３O ４＠g ＧC ３N ４并应用于铀的吸附性实验中,获得了较好的吸附性能评价.表征方法表明,材料g ＧC ３N ４包裹在磁性F e ３O ４纳米粒子的外部,其吸附材料物理组织结构得到提升,吸附铀的性能较好.吸附实验表明,在质量浓度为１４０m g/L 的铀标准溶液中,最佳的p H 值为１０,最佳的吸附剂投入量为６．５m g ,最佳吸附时间为１５０m i n ,最大吸附量可达３５２．１m g /g,最佳吸附率可达到９０％以上.关键词:F e ３O ４＠g ＧC ３N ４;含铀废水;吸附;纳米功能材料中图分类号:T L ９４;O６１４．８㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:１００８Ｇ０５１１(２０１７)０６Ｇ００２７Ｇ０６D O I :１０．１６６６４/j ．c n k i ．i s s n １００８Ｇ０５１１．２０１７０９０７．００１㊀㊀网络出版时间:２０１７Ｇ０９Ｇ０７㊀１４:１３:４６网络出版地址:h t t p ://k n s ．c n k i ．n e t /k c m s /d e t a i l /２２．１２６８．t q．２０１７０９０７．１４１３．００２．h t m l ㊀㊀随着核技术的发展和核能的利用,作为自然界最普遍的不可再生的清洁能源核燃料铀(U r a Ｇn i u m ),已经成为了世界上最重要的战略资源之一[１].据统计,世界上已知铀总量仅约为５００万t ,而可用于核反应的天然铀不足５％,并且大多数核工业对核燃料铀的利用率普遍低于１０％.由于人类在开发和利用铀资源时不可避免地产生大量放射性废渣和废液,不仅对周围植被㊁水源和土壤产生不可逆转的危害,而且对人类健康也会产生极大的威胁[２].因此,无论是从废料中回收微量铀以提高铀资源的利用率还是要减小铀污染对环境的危害,研发和探究铀的新型吸附功能化材料都具有较大的意义[３].铀(U )是元素周期表中第七周期第三副族元素,锕系元素之一,是重要的天然放射性元素,半衰期比较长,工业污水中的铀对环境有重大危害[４].国内对含铀污水的处理有较多的报道[５Ｇ８],大都是利用天然矿石㊁微生物㊁生物质材料等加工成新型吸附材料,进行直接吸附.近年来,我国科研人员进行了以稻谷壳㊁酵母菌等相关纤维素为原料对铀的吸附实验,取得了较大的科学研究进展[９Ｇ１０],但对铀的吸附率仍不理想,吸附材料的稳定性和活性成为继续研究的热点.国外大多数研究者也同样利用天然矿物㊁微生物㊁生物质材料等进行了一系列的对比研究,典型代表如 Y u c c a M o u n t a i n工程[１１],直接利用含天然矿石等物质的土壤等对U ㊁S r ㊁C s 等核素进行吸附实验,从而计算出核素在不同材料中的吸附百分数,同时探讨了溶液组成㊁核素浓度㊁温度及固相粒径对核素吸附性的影响.D ji m b i 等[１２]则结合表面络合模型理论,主要对放射性的元素铀㊁钍等在进行吸附实验水溶液中的表面化学行为进行研究,从而总结出吸附规律,取得了较好的结果.然而,吸附材料的活性和选择性是含铀污水处理的关键,仍未获得一种非常理想的材料用于工业化,其关键是常规性材料吸附效率不高,吸附性高的材料昂贵难制备,因此,探索新型高效吸附除铀的功能材料仍旧是一个非常新兴热门的领域[１３].新型磁性纳米功能化复合材料采用廉价易得的良好材料为母体,通过特殊的制备技术形成独特的纳米功能化材料,包含着带有磁性的F e３O４粒子,具有优异的吸附性能已被科学界公认[１４].最近,一种新的非金属材料gＧC３N４引起了众多学者的关注,实验表明其具备良好的光生电子和空穴复合率,可直接来源于三聚氰胺的热分解,在光催化㊁新材料制备领域的运用已获得了成功[１５Ｇ１６].作者选择制备新型F e３O４＠gＧC３N４功能纳米材料用于含铀污水的净化处理,取得了较好的效果,其研究在国内外尚未报道,因此,开发此种新型功能纳米材料具有重要的科学价值和深远的意义.１㊀实验部分１．１㊀试剂与仪器硝酸双氧铀㊁偶氮胂Ⅲ㊁三聚氰胺㊁三聚氰酸㊁尿素㊁十二烷基苯磺酸钠㊁三氯化铁㊁氨水㊁无水乙醇㊁乙酸㊁乙酸钠:分析纯,市售;另自制不同浓度乙酸Ｇ乙酸钠的缓冲溶液备用.超声波清洗器:D FＧ３５１０D T H,昆山市超声仪器有限公司;集热式恒温加热磁力搅拌器:D FＧ１０１S,郑州长城工贸有限公司;电热鼓风干燥箱:１０１Ｇ２A B,上海精宏实验设备有限公司;精密增力电动搅拌器:J JＧ１,巩义市予华仪器有限责任公司;水浴恒温振荡器:S H YＧ２A,长沙市天恒科学仪器设备有限公司;p H计:p HＧ３c,上海市仪电科学仪器股份有限公司;真空干燥箱:D Z FＧ６０２０A,郑州市长城工贸有限公司;红外光谱仪:P r e s t i g eＧ２１,美国T h e r m oF i s h e r S c i e n t i f i cC o．,L t d．;扫描电镜:X L,日本S h i m a d z uC o．,L t d．;X射线衍射仪:D８ＧA d v a c e,日本R i g a k uC o．,L t d．;比表面积分析仪:N O V A２２００e,美国Q u a n t a c h r o m eC o．, L t d．;紫外可见光分光光度计:UＧ３９００,上海驿淼环境技术有限公司;电子天平:F A２００４,上海光正医疗仪器有限公司;管式炉:O T FＧ１２００X,合肥科晶材料技术有限公司.１．２㊀磁性纳米功能材料F e３O４＠gＧC３N４的制备将三聚氰胺㊁三聚氰酸和尿素以质量比为３０ʒ１０ʒ１小心混合,经充分研磨均匀后放入管式炉内,在氮气气流的持续保护下以６００ħ的温度煅烧６h后自然冷却,形成淡黄色的块状固体,经充分研磨后形成粉末状的gＧC３N４固体待用.在一洁净的带有磁石的烧杯中加入少许蒸馏水,添加适当的三氯化铁(约为gＧC３N４质量的１０％)固体,室温下搅拌均匀使三氯化铁充分溶解形成均匀的黄色液体.称取０．２g的十二烷基苯磺酸钠加入,投入一定量的gＧC３N４粉末后持续搅拌至均匀透明.然后将p H计的传感器连入,小心滴入浓氨水至p H＝３．５,搅拌６h后呈均匀状态.将烧杯移入微波清洗器内室温下振荡清洗１h后移入鼓风干燥箱于１１０ħ干燥一晚,冷却㊁取出研磨至粉末,小心地用去离子水洗涤固体粉末后,继续放入鼓风干燥箱于１１０ħ下持续干燥１０h,冷却后取出研磨至粉末,后置于真空干燥箱４５ħ干燥６h,冷却㊁研磨后于管式炉中在N２保护下３５０ħ高温焙烧３h后转入H２氛围内连续还原２h,再转换在N２保护下降温冷却,形成磁性功能的吸附材料备用.１．３㊀吸附铀测定实验取质量浓度为１００m g/L的铀标准溶液１．００m L置于１０００m L容量瓶中,加入超纯水定容,配置成１００μg/L铀储备液,置于聚四氟乙烯瓶内待用.每次实验时取配置好１０m L的铀标准液于５０m L锥形瓶内,加入一定量的缓冲溶液配制成指定p H值的溶液,静止２４h待稳定后,加入一定质量的上述已制备的吸附材料,超声分散３０m i n后,置于恒温水浴振荡器中以１６０r/m i n的转速连续振荡若干时间,直至反应达到平衡.取静置３h的吸附后液体进行离心分离处理,取１m L的上层清液加入装有偶氮胂Ⅲ的１０m L的容量瓶中,再测定其p H值,如果不合格,可以加入一定量的缓冲溶液调节至１０m L备测.采用分光光度法测定铀酰离子的质量浓度,标准浓度的溶液曲线选择波长为６５２n m为最佳测试波长,取不同质量浓度的铀标准溶液测定吸附标准曲线,用于直接判定吸光度和铀质量浓度的线性关系.当吸附平衡后,可直接测吸光度而读出溶液中ρ(铀酰离子),根据吸附前后ρ(铀酰离子)可以计算出该材料对铀酰离子的吸附量Q(m g/g)和吸附率(％),其相关计算公式类似于文献上通用的计算方法[６,１４,１７],吸附量Q＝(ρ０－ρ)V/m;吸附率＝(ρ０－ρ)ˑ１００％/ρ０,其中ρ０和ρ分别为铀酰离子的初始质量浓度和吸附后的平衡质量浓度,m g/L;V为吸附溶液的体积,L;m为吸附剂的质量,g.８２ ㊀㊀㊀化㊀工㊀科㊀技㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２５卷２㊀结果与讨论２．１㊀材料表征２．１．１㊀红外表征将材料gＧC３N４与F e３O４＠gＧC３N４分别进行红外光谱的表征,结果见图１.σ/c m－１图１㊀功能吸附材料的红外光谱图由图１可见,两图形状轮廓基本一致,在远红外区３１３０c m－１处存在着较大的吸收峰,随着磁性F e３O４纳米粒子的引入,此吸收峰面积有所减少,这是由于两者相互作用形成的粒子变大振动变小的缘故;近红外的１３４０c m－１区域的峰形基本一致,表明其gＧC３N４的基本骨架特征没有发生重大变化,因此,粒子gＧC３N４与F e３O４发生了较好的结合和包合行为.２．１．２㊀B E T表征分析固体吸附材料的物理组织结构可以通过B E T表征来识别,其多孔性结构和孔径大小㊁分布等能直接展示材料的吸附性能.材料gＧC３N４与F e３O４＠gＧC３N４分别进行B E T表征,分析结果见表１.表１㊀磁性功能纳米粒子的B E T分析结果粒子比表面积/(m２ g－１)平均孔径/n m平均孔容/(c m３ g－１)F e３O４＠gＧC３N４２３．１３１６．７００．１０gＧC３N４８．０３２０．９５０．０４由表１可见,虽然材料gＧC３N４的比表面积较小,但孔径较大,可以容纳和接受磁性的F e３O４粒子,而两者结合后孔径变小,表明磁性的F e３O４粒子进入了材料gＧC３N４的孔道内部,导致比表面积增加,产生了较多的微孔结构,使得孔容也明显增加,这就直接改良了材料的微观组织结构,有利于更好发挥吸附性能.B E T表征分析得到的N２Ｇ吸附脱附图见图２,孔径分布见图３.p/p０图２㊀功能吸附材料的N２Ｇ吸附脱附图孔径/n m图３㊀功能吸附材料的孔径分布图对比由图２可见,材料gＧC３N４的N２回滞环不规则,与磁性纳米F e３O４粒子结合后N２回滞环明显改善,且出现了其介孔材料的回滞环特征;由图３孔径分布图中可以看出,材料gＧC３N４的孔径分布不集中,大多集中在２０~４５n m区域,而与磁性纳米F e３O４粒子结合后,孔径分布主要集中在了４~６n m区域,这充分说明了F e３O４＠gＧC３N４是非常规则且比较优良的多孔性材料.２．１．３㊀X R D分析与S E M表征为了验证已制备的磁性功能纳米材料,对样品进行了X R D表征,其光谱图见图４.由图４可见,样品出现了２θ分别在２８．２ʎ㊁４３．４ʎ㊁６３．１ʎ及８２．７ʎ等衍射峰,对应的F e的晶型标于图４中,这属于混合晶型的F e３O４衍射峰,与文献[８Ｇ９]提及的基本一致,而无F e０㊁F e２＋㊁F e３＋的单独衍射峰,进一步说明磁性吸附纳米材料F e３O４＠gＧC３N４已制备成功.９２第６期龙㊀威,等．新型磁性纳米功能材料F e３O４＠gＧC３N４的制备及其吸附铀的性能研究㊀㊀㊀２θ/(ʎ)图４㊀功能吸附材料的X R D光谱图电子扫描显微镜能进一步观察材料的微观形貌和结构,见图５.图５㊀功能吸附材料的S E M图由图５可见,在放大了５０００倍的扫描电镜图中,得到了半透明且光亮的gＧC３N４材料表面,呈近似椭圆形大颗粒状,这表明gＧC３N４已经完全包裹了内部的F e３O４纳米粒子,这也证实了单独的gＧC３N４材料具备作为一种良好吸附剂的能力,可以较好地包裹其它纳米粒子.２．２㊀吸附性能实验２．２．１㊀p H环境对吸附性能的影响在２０m Lρ(铀酰离子)＝１４０m g/L的溶液中,加入了６m g的吸附剂,调节溶液不同的p H 值,获得了不同的吸附性能实验数据见图６.p H图６㊀p H值对铀吸附实验的影响由图６可见,p H＝１０时,吸附性能达到最大,而随着p H值的继续增加,吸附剂的吸附量逐渐下降.说明较强的酸性或碱性环境下,吸附行为都得不到理想状态,在中性偏弱碱性的环境下,吸附剂F e３O４＠gＧC３N４材料对铀的吸附效率最佳.２．２．２㊀吸附剂用量对吸附性能的影响在上述基础上,选择p H＝１０㊁ρ(铀酰离子)＝１４０m g/L的溶液２０m L中,分别加入不同质量的磁性功能吸附剂,其吸附性能见图７.m(吸附剂)/m g图７㊀m(吸附剂)对铀吸附实验的影响由图７可见,随着吸附剂用量的增加,吸附率在逐步提升,当吸附剂用量在６~７m g时吸附率达到最大,之后吸附率不再明显增加,而单位吸附量由于投入的吸附剂质量太大而逐步下降,因此,最佳的m(吸附剂)＝６~７m g.２．２．３㊀吸附时间对吸附性能的影响同样,在２０m Lρ(铀酰离子)＝１４０m g/L的的溶液中,加入６．５m g吸附剂,加入缓冲溶液体系调节p H＝１０的条件下,考察了吸附时间对吸附性能的影响,结果见图８.t/m i n图８㊀吸附时间对吸附实验的影响由图８可见,随着时间的不断增多,吸附量和吸附率均增大,当时间达到１４０m i n时,其吸附率０３ ㊀㊀㊀化㊀工㊀科㊀技㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２５卷已经达到最大稳定值,对应吸附量为３５２．１m g/g.虽然吸附速率不快,但是最大吸附率超过９０％,因此最佳吸附时间应控制在１５０m i n.２．２．４㊀铀初始质量浓度对吸附性能的影响铀的初始质量浓度对吸附性能也有较大影响,较大的初始浓度下所需的吸附剂质量大㊁时间长.通过配置ρ(铀酰离子)＝２０~２００m g/L,加入缓冲溶液调节p H＝１０,控制吸附时间为１５０m i n及６．５m g吸附剂,探究了初始ρ(铀酰离子)对铀吸附性能的影响,结果见图９.ρ(铀酰离子)/(m g L－１)图９㊀初始ρ(铀酰离子)对吸附性能的影响由图９可知,随着溶液中铀初始质量浓度的增加,在一定范围内吸附量增多会导致吸附率下降,这是因为当吸附剂质量固定时,U O２＋２浓度低时吸附剂的活性位点充足,吸附作用发生的速度快,达到的吸附率就高;当吸附达到饱和以后,再次增加U O２＋２的浓度,吸附量不会继续增大,所以吸附率就会出现下降趋势.通过实验表明:最佳吸附初始ρ(铀酰离子)＝１４０m g/L,最大吸附量可达到３５２．１m g/g.通常来说,吸附剂的吸附量超过２００m g/g 视为优良有效的吸附剂.通过实验探究了活性炭㊁分子筛㊁γＧA l２O３㊁硅胶等作为吸附载体,虽然也引入了磁性的F e３O４纳米粒子,但效果均不如F e３O４＠gＧC３N４材料,这可能是因为载体材料与gＧC３N４分子不同,主要与包裹性能有关,可使用分子模拟等手段来证实,且有待进一步探究和验证.３㊀结㊀论制备了一种新型磁性纳米吸附材料F e３O４＠gＧC３N４,通过表征分析了材料的结构和性能,同时通过大量的吸附性能实验探究了外界条件对吸附性能的影响,得到了较好的结果.(１)gＧC３N４材料可以用于包合磁性的F e３O４纳米粒子,包合后比表面积增加,孔结构分布均匀,吸附性能增加,可用于溶液中的铀的吸附; (２)吸附材料F e３O４＠gＧC３N４对铀有较好的吸附性能,在p H＝１０㊁ρ(铀酰离子)＝１４０m g/L 的２０m L溶液中,吸附的最佳质量为６．５m g㊁吸附时间为１５０m i n,最大吸附量可达３５２．１m g/g,最佳吸附率可达到９０％;(３)相较常见的活性炭㊁分子筛㊁γＧA l２O３㊁硅胶等吸附材料,磁性的F e３O４＠gＧC３N４材料体现出优良的吸附铀性能,可用于工业污水中铀的吸附和去除,具有重要的科学意义.致谢本论文的实验研究过程受到了南华大学 核资源与环境大学生创新训练中心 ２０１６年创新实验项目的大力资助,在此表示感谢.参㊀考㊀文㊀献:[１]㊀张晓峰,陈迪云,彭燕,等．丁二酸改性茶油树木屑吸附铀的研究[J]．环境科学,２０１５,３６(５):１６８６Ｇ１６９３．[２]㊀赖忠俊,张志宾,戴荧,等．碳基吸附材料吸附铀的研究现状[J]．湿法冶金,２０１６,３５(３):１８３Ｇ１８８．[３]㊀刘军,张志宾,陈金和,等．钙Ｇ铀Ｇ碳酸络合物对红土吸附铀性能的影响[J]．原子能科学技术,２０１５,４９(８):１３５９Ｇ１３６５．[４]㊀肖方竹,何淑雅,彭国文,等．功能化磁性载体固定耐辐射奇球菌及其对铀的吸附行为与机理[J]．中国有色金属学报,２０１６,２６(７):１５６８Ｇ１５７５．[５]㊀胡建邦,袁亚莉,唐琼,等．氨基化改性F e３O４＠S i O２复合磁性材料的制备以及对U(V I)的吸附研究[J]．应用化工,２０１２,４１(１２):２０６７Ｇ２０７０．[６]㊀高阳阳,袁亚莉,胡建邦,等．磁性胺肟基功能化C M C对铀酰离子的吸附行为研究[J]．应用化工,２０１４,４３(３):４２７Ｇ４３１．[７]㊀WA N G G H,L I UJ S,WA N GXG,e t a l．A d s o r p t i o n o f u r aＧn i u m(V I)f r o ma q u e o u s s o l u t i o n o n t o c r o s sＧl i n k e d c h i t o s a n[J]．J o u r n a l o fH a z a r d o u sM a t e r i a l s,２００９,１６８(２/３):１０５３Ｇ１０５８．[８]㊀L I UJ,Z H O U Y,L I U F,e ta l．O n eＧp o t s y n t h e s i so fm e s oＧp o r o u s i n t e r c o n n e c t e d c a r b o nＧe n c a p s u l a t e dF e３O４n a n o s p hＧe r e s a ss u p e r i o ra n o d e sf o rL iＧi o nb a t t e r i e s[J]．R S C A dＧv a n c e s,２０１２,２(６):２２６２Ｇ２２６５．[９]㊀C H E N X,R A OJ,WA N GJ,e t a l．Af a c i l e e n a n t i o s e p a r a t i o nf o r a m i n o a c i d s e n a n t i o m e r su s i ng b e t ac y c l o d e x t r i n s f u n cＧt i o n a l i z e dF e３O４n a n o s p h e r e s[J]．C h e m C o mm u n(C a m b),２０１１,４７(３７):１０３１７Ｇ１０３１９．[１０]D I N G H L,Z H A N G Y X,WA N G S,e ta l．F e３O４＠S i O２c o r e/s h e l l n a n o p a r t i c l e s:t h e s i l i c a c o a t i n g r e g u l a t i o n sw i t h a１３第６期龙㊀威,等．新型磁性纳米功能材料F e３O４＠gＧC３N４的制备及其吸附铀的性能研究㊀㊀㊀s i n g l e c o r e f o r d i f f e r e n t c o r e s i z e s a n d s h e l l t h i c k n e s s e s[J]．C h e m i s t r y o fM a t e r i a l s,２０１２,２４(２３):４５７２Ｇ４５８０．[１１]R E C H A R DRP,B I R K H O L Z E RJT,WU YS,e t a l．U n s a tＧu r a t e df l o w m o d e l i n g i n p e r f o r m a n c ea s s e s s m e n t sf o rt h e Y u c c aM o u n t a i nd i s p o s a l s y s t e mf o r s p e n t n u c l e a r f u e l a n dh i g hＧl e v e l r a d i o a c t i v e w a s t e[J]．R e l i a b i l i t y E n g i n e e r i n g&S y s t e mS a f e t y,２０１４,１２２:１２４Ｇ１４４．[１２]D J I M B ID M,G A U T H E R O N C,R O Q U E SJ,e t a l．I m p a c t o fa p a t i t ec h e m i c a lc o m p o s i t i o n o n(UＧT h)/H et h e r m oＧc h r o n o m e t r y:a na t o m i s t i c p o i n to fv i e w[J]．G e o c h i m i c ae tC o s m o c h i m i c aA c t a,２０１５,１６７:１６２Ｇ１７６．[１３]D A IY,N I UJ,Y I NL,e t a l．S o r p t i o no f p o l y c y c l i c a r o m a t i ch y d r o c a r b o n s o ne l e c t r o s p u nn a n o f i b r o u sm e m b r a n e s:s o r pＧt i o nk i n e t i c s a n d m e c h a n i s m[J]．J o u r n a l o fH a z a r d o u s M aＧt e r i a l s,２０１１,１９２(３):１４０９Ｇ１４１７．[１４]C H E N GJ,WA N GB,P A R K C M,e t a l．C N T＠F e３O４＠Cc o a x i a l n a n o c a b l e s:o n eＧp o t,ad d i t i v eＧf re es y n t h e s i sa n dr eＧm a r k a b l e l i t h i u m s t o r a g eb e h a v i o r[J]．C h e m i s t r yＧA E u r o p e a n J o u r n a l,２０１３,１９(３０):９８６６Ｇ９８７４．[１５]刘建新,王韵芳,王雅文,等．A g/A g３P O４/gＧC３N４复合光催化剂的合成与再生及其可见光下的光催化性能[J]．物理化学学报,２０１４,３０(４):７２９Ｇ７３７．[１６]尹竞,廖高祖,朱冬韵,等．gＧC３N４/石墨烯复合材料的制备及光催化活性的研究[J]．中国环境科学,２０１６,３６(３):７３５Ｇ７４０．[１７]张宗波,袁亚莉,周智慧,等．多氨基含氮配体改性有序介孔材料的制备及对铀(V I)的吸附性能研究[J]．应用化工,２０１６,４５(４):６０３Ｇ６０７．P r e p a r a t i o no f F e３O４＠gＧC３N４a s t h e n e w m a g n e t i c n a n om a t e r i a la n d i t s a d s o r p t i o n p e r f o r m a n c e t o u r a n i u mL O N G W e i１,２,L I Z i y a n１,F UZ h i p e n g１,Z U X i u１,T A N G K a i１,Y A N G X i n g y u e１(１．S c h o o lo f C h e m i s t r y a n d C h e m i c a l E n g i n e e r i n g,U n i v e r s i t y o f S o u t h C h i n a,H e n g y a n g ４２１００１,C h i n a;２．P e r i o d i c a lA g e n c y o f U n i v e r s i t y o f S o u t hC h i n a,H e n g y a n g４２１００１,C h i n a)A b s t r a c t:An e wk i n do fm a g n e t i c f u n c t i o n a l n a n oＧa d s o r b a b l em a t e r i a lF e３O４＠gＧC３N４w a s p r e p a r e d b y d e p o s i t i o n r e d u c t i o nm e t h o d,w h i c h i s b e t t e r i n t h e e v a l u a t i o n o f t h e a d s o r p t i o n p e r f o r m a n c e t o u r aＧn i u m．S o m e c h a r a c t e r i z a t i o n s r e s u l t sw e r eu s e dt os h o wt h a t t h e gＧC３N４p a r t i c l e s i sw r a p p e da r o u n d t h em a g n e t i cF e３O４n a n o p a r t i c l e s,a n d t h e p h y s i c a l s t r u c t u r e o f t h e a d s o r b e dm a t e r i a l i s i m p r o v e d,s o t h e a d s o r p t i o n p e r f o r m a n c e o f u r a n i u mi sb e t t e r．A d s o r p t i o ne x p e r i m e n t sw e r eu s e d t os h o wt h a t t h e b e s t p Hv a l u e i s１０,t h eb e s td o s a g eo f a d s o r b e n t i s６．５m g a n dt h eo p t i m u ma d s o r p t i o nt i m e i s１５０m i n i n t h e１４０m g/Lu r a n i u mＧc o n t a i n e ds o l u t i o ns y s t e m,t h e m a x i m u m a d s o r p t i o nc a p a c i t y i su p t o ３５２．１m g/g a n d t h eb e s t a d s o r p t i o n r a t e c a n r e a c h t o９０％．K e y w o r d s:F e３O４＠gＧC３N４;U r a n i u mＧc o n t a i n i n g w a s t e w a t e r;A d s o r p t i o n;N a n om a t e r i a l ２３ ㊀㊀㊀化㊀工㊀科㊀技㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２５卷。

第 36卷 第6期2023 年12月Vol.36　No.6Dec. 2023投稿网址： 石油化工高等学校学报JOURNAL OF PETROCHEMICAL UNIVERSITIES吸附法提铀及提铀吸附剂的种类和性能强化策略白雪1,2，潘建明2（1. 河南工业大学化学化工学院，河南郑州 450001； 2. 江苏大学化学化工学院，江苏镇江 212013）摘要：　控制化石能源的使用、促进可替代新能源和清洁能源的发展，符合资源开发与环境保护协同发展的主题。

核能作为一种能量密度高的绿色能源，其广泛应用可缓解我国的能源短缺问题。

已探明的海水中铀资源约为陆地铀矿的1 000倍，海水提铀是确保铀资源长期供应及核能可持续发展的潜在方法。

吸附法因吸附效率高、操作简单、成本低和绿色环保等优点成为海水中铀酰离子提取的有效方法之一，但面临诸多挑战，如海水中铀酰离子的浓度极低且以Ca2UO2(CO3)3或[UO2(CO3)3]4-的形式稳定存在、共存离子种类和数量较多等。

因此，制备高性能吸附剂是实现海水提铀的关键。

综述了海水提铀吸附剂的类型及其性能强化策略，以期设计海水提铀吸附剂提供帮助。

关键词：　海水提铀；　吸附法；　吸附剂的种类；　性能强化；　偕胺肟；　纳米纤维基吸附剂中图分类号：TQ028 文献标志码： A doi：10.12422/j.issn.1006‐396X.2023.06.003Uranium Extraction by Adsorption and the Types and PerformanceEnhancement Strategies for AdsorbentsBAI Xue1,2，PAN Jianming2（1. School of Chemistry and Chemical Engineering， Henan University of Technology， Zhengzhou Henan 450001， China；2. School of Chemistry and Chemical Engineering， Jiangsu University， Zhenjiang Jiangsu 212013， China）Abstract:　Controlling the use of fossil fuels and promoting the development of alternative new and clean energy sources is consistent with the theme of synergistic development between resource development and environmental protection. As a green energy source with high energy density, nuclear energy can be widely applied to alleviate the energy shortage in our country. The proven uranium resource content in seawater is more than 1 000 times higher than that in uranium mines. Extracting uranium from seawater is a potential way to ensure the long‐term supply of uranium resource and the sustainable development of nuclear power. Adsorption has emerged as one of the effective methods for extracting uranium from seawater due to its advantages of high adsorption efficiency, simple operation, low cost, and environmentally friendly. However, the adsorption faces a number of challenges when extracting uranium from seawater, such as the extremely low concentrations of uranium in seawater and their stable existence in the form of Ca2UO2(CO3)3or [UO2(CO3)3]4-, as well as a large variety and quantity of coexisting ions. Therefore, the preparation of high‐performance adsorbents to achieve efficient and selective separation and enrichment of uranium in seawater is one of the important research topics in the field of environmental science. In this review, the types of adsorbents for uranium extraction from seawater and the performance enhancement strategies of their properties are briefly introduced, with the aim of helping researchers in this field design promising adsorbents for practical seawater uranium extraction.Keywords:　Uranium extraction from seawater；Adsorption；Types of adsorbents；Performance Enhancement；Amidoximes；Nanofiber based absorbent随着我国“双碳”目标的确立，控制化石能源消耗，促进新能源和清洁能源的发展势在必行[1]。

在当今社会，环境污染已成为一个严重的问题。

其中，重金属污染是一种非常严重的环境污染，对人类健康和生态系统造成了严重威胁。

为了解决这一问题，人们提出了重金属脱除用高分子复合凝胶吸附剂这一新颖的解决方案。

让我们来了解一下什么是重金属脱除用高分子复合凝胶吸附剂。

重金属脱除用高分子复合凝胶吸附剂是一种由高分子物质复合而成的材料，具有高度的吸附性能，可以有效地吸附水体中的重金属离子，从而达到净化水质的目的。

这种新型吸附剂不仅具有很高的吸附效率，而且还有良好的再生利用性，具有良好的环保性能。

接下来，我们来探讨一下重金属脱除用高分子复合凝胶吸附剂的吸附原理。

这种吸附剂的吸附原理主要是通过静电作用、络合作用以及化学键等方式来实现的。

当水体中的重金属离子接触到高分子复合凝胶吸附剂时，它们会被高分子材料上的官能团所吸附，从而实现了对重金属离子的有效去除。

这种吸附原理不仅具有高效性，而且还具有一定的选择性，可以选择性地吸附特定的重金属离子。

重金属脱除用高分子复合凝胶吸附剂还具有良好的再生利用性。

一旦吸附剂饱和吸附了大量的重金属离子，可以通过简单的再生处理，将吸附在材料上的重金属离子进行有效的脱附，从而实现了吸附剂的再生再利用。

这种再生利用性不仅可以提高材料的使用寿命，减少了对材料的消耗，还有利于资源的节约和环境的保护。

个人观点上，我认为重金属脱除用高分子复合凝胶吸附剂是一种非常有前景的环保材料。

它不仅可以有效地解决重金属污染的问题，而且还具有较好的再生利用性，有利于环境保护和资源的可持续利用。

我相信随着科学技术的不断进步，重金属脱除用高分子复合凝胶吸附剂将会在环保领域发挥出越来越重要的作用。

重金属脱除用高分子复合凝胶吸附剂作为一种新型的环保材料，在环境污染治理和水质净化方面具有广阔的应用前景。

我们期待着在未来能够看到更多的重金属脱除用高分子复合凝胶吸附剂在环保领域的应用，为改善环境质量做出更大的贡献。

重金属污染已成为全球环境问题，对人类的生活和健康造成了严重威胁。

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新型吸附剂
新型吸附剂通常指的是具有高效吸附性能、选择性能和再生性能的材料，用于从气体或液体中吸附目标物质。

这些吸附剂可以在各种工业、环境和科学应用中使用。

以下是一些常见的新型吸附剂：金属有机框架（MOFs）：MOFs是一类由有机配体和金属离子组成的晶体结构材料。

它们具有高度可调的孔隙结构，可用于吸附气体、储存气体或分离混合物。

碳材料：碳纳米管、石墨烯和活性炭等碳材料具有大表面积和孔隙结构，使它们成为吸附剂的理想选择。

它们可用于去除污染物、气体分离和储能等领域。

离子液体：离子液体是一类带电离子的液体，在一些情况下具有优越的吸附性能。

它们可用于溶剂提取、气体吸附和催化反应等应用。

纳米材料：具有纳米尺寸的颗粒，如纳米颗粒和纳米纤维，具有高表面积和特殊的表面性质，适用于吸附和催化应用。

生物吸附剂：一些生物材料，如活性细菌、真菌或特定的植物纤维，也可用作吸附剂，对特定物质具有亲和性。

五种吸附剂的原理和应用引言吸附剂是广泛应用于化工、环保、制药等领域的一种重要材料。

它们通过吸附固定目标物质，起到分离、净化和催化等作用。

本文将介绍五种常见的吸附剂，包括活性炭、分子筛、纳米材料、环氧树脂和离子交换剂。

将重点探讨它们的原理和应用。

1. 活性炭活性炭是一种具有大量微孔的多孔材料，具有较高的吸附性能。

其原理是通过物质在活性炭表面的吸附作用实现目标物质的分离。

活性炭广泛应用于水处理、空气净化、脱色和脱臭等领域。

•活性炭的吸附原理是通过表面微孔和宏孔提供的大表面积，吸附目标物质，并去除水中的有机污染物。

•活性炭广泛应用于水处理领域，如城市自来水厂的水处理、工业废水处理等。

•在空气净化方面，活性炭常用于吸附室内有害气体，提高室内空气质量。

•另外，活性炭还能用于食品工业中的脱色和脱臭，以及药物和化妆品工业中的净化过程。

2. 分子筛分子筛是一种孔径较小的多孔材料，其吸附原理是通过目标分子与分子筛孔道之间的相互作用来实现分离。

分子筛具有高效的分离性能和选择性，被广泛应用于石油化工、制药和化学等领域。

•分子筛的吸附原理是通过目标分子与分子筛中孔道吸附剂表面的相互作用（如吸附力、排斥力和交互作用力）实现分离。

•在石油化工领域，分子筛常用于提取和分离石油化工生产中的目标化合物，如乙烯和丙烯的分离。

•在制药领域，分子筛被用于提纯药物和去除杂质，达到分离和纯化的目的。

•在化学领域，分子筛可用于气相吸附和液相吸附，以分离和纯化目标物质。

3. 纳米材料纳米材料是具有纳米级尺寸的材料，其吸附原理是通过纳米材料表面的大面积和活性位点与目标物质之间的相互作用来实现吸附和分离。

纳米材料具有高比表面积、优异的吸附性能和催化性能等特点，在环境保护和生物医学等领域有广泛应用。

•纳米材料的吸附原理是通过纳米尺寸下的表面活性位点与目标物质之间的相互作用实现吸附和分离。

•纳米材料广泛应用于环境保护领域，如对有害气体和重金属的吸附和处理，以净化环境。

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。