脲基功能化乙烷桥键介孔硅对铀的吸附性能和机理研究开题报告

 2022-01-06 20:41:08

全文总字数:6012字

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着现代社会的快速发展,能源短缺问题日益严重,以及使用化石燃料带来的全球变暖问题日益严重,研发和利用新能源迫在眉睫[1]。作为新能源的一种,核能具有清洁高效的优点,预测至2030年将成为仅次于风能的国家优先发展的战略性新能源[2]。在核工业中,铀及其化合物是必不可少的原材料,但铀矿的开采、冶炼的过程不可避免会产生大量的含铀废水[3]。而铀具有放射性以及强化学毒性,无法被降解,可以通过食物链富集,因而对生态环境造成了极大的潜在危险[4]。在酸性铀矿废水中,铀主要以uo22 形式存在[5]。采取有效的方法处理铀矿废水,使其浓度低于世界卫生组织规定的最高排放浓度(30μg /l)[6],不仅可以避免铀对水环境以及人体健康带来极大危害,又回收了大量的铀资源,具有重要的现实意义[7]

目前,处理含铀废水的方法主要有:化学沉淀、电化学处理、溶剂萃取、氧化还原、蒸发浓缩、膜分离法、吸附法等[8]。沉淀法简单便捷但会产生大量含铀污泥;蒸发浓缩法能耗较大,只适用于处理高浓度含铀废水;膜分离法效率高,但膜易受到污染[9]。吸附法具有效率高、操作简便、成本低等优点,并且随着材料科学的迅猛发展,成为最具前景的一种处理低浓度含铀废水的方法[10]。吸附所用的材料又可分为无机材料、有机材料、生物质类材料、有机无机复合材料等[11]。由于复合材料兼具无机材料的高稳定性和比表面积大以及有机材料的高吸附性和选择性的优点,备受国内外学者的关注[12-14]

介孔硅材料具有二维六方结构,其比表面积大,孔径较大且均一、可调,水及热稳定性良好,耐酸性强,因而常作为基体材料被广泛应用于吸附领域。wang等[15]合成了介孔二氧化硅sba-15,在ph为6.0时,对初始浓度为100mg/l的u(Ⅵ)溶液的最大吸附量为203mg/g,30min达到平衡。由于介孔硅表面富含硅羟基,易与某些有机官能团结合,从而增强其吸附性能以及选择性[16]。liu等[17]用氨基改性介孔硅,制得氨基功能化sba-15,并用其处理初始浓度为207mg/l,ph为7.0的u(Ⅵ)溶液,对u(Ⅵ)的去除率可达96%。

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2. 研究的基本内容与方案

(1)研究基本内容

1) 本研究以介孔硅材料为基体,脲基和伸乙基为有机改性基团,采用共缩聚法,合成脲基功能化乙烷桥键介孔硅材料。

2) 用扫描电镜(sem)、能量色散x射线光谱仪(eds)、傅立叶红外光谱仪(ftir)、氮气吸附脱附法(bet)和热重分析仪(tga),对材料的形貌、化学成分、官能团、孔性质和热稳定性进行测试。

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3. 研究计划与安排

(1)3月6日-20日:查阅相关文献,撰写开题报告,并做外文翻译;

(2)3月21日-4月20日:整理前期研究成果;

(3)4月21日-5月20日:撰写毕业论文,提交指导教师修改毕业论文;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]lindley d. the energy storage problem[j]. nature, 2010,463(7277):18-20.

[2]邢万里. 2030年我国新能源发展优先序列研究[d]. 中国地质大学(北京), 2015.

[3]heo s, choi h, ahn j, et al. colorimetric detection of uo22 using gold nanoparticles immobilized with pillar arene complexes with nitrophenyldiacetic acids as a chemoprobe.[j]. journal of nanoscience and nanotechnology, 2019,19(5):2903-2908.

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