海藻酸钠复合凝胶球的制备及其铀吸附性能研究.pdf

海藻酸钠复合凝胶球的制备及其铀吸附性能研究

摘要

铀是核能应用与发展所需的重要原料，由于陆地铀矿获取的诸多限制，从海

洋中提取铀对核能进一步发展具有重要意义。通过吸附法以简单、稳定地富集铀

具有较高的可行性，然而目前铀吸附剂的研究依然在吸附量、选择性、稳定性以

及成本等方面面临挑战。因此，开发高效铀吸附剂仍十分必要。水凝胶球吸附剂

因其优秀的吸附性能、多样的功能改性与简单的制备方案在近年来倍受期望，但

其结构强度与适用环境有待改善。本工作开发了新型海藻酸钠基复合水凝胶球状

铀吸附材料，通过共价交联构建了三维网络支架，在提高吸附能力的同时扩展了

材料使用环境，使其更符合实际应用需求。主要研究内容如下：

以海藻酸钠（SA）、聚偕氨肟（PAO）与超支化聚酰胺（HA）为原料，通过

离子交联与共价交联两步成型快速高效地制备了海藻酸钠-聚偕氨肟复合凝胶球

（SA-PAO/HA）。结果显示，HA经共价交联后使凝胶球呈三维多孔结构，并且

具有更高的物理与化学稳定性。吸附结果表明，当SA、PAO与HA用量比为50:

50:75时SA-PAO50/HA75凝胶球具有最好的吸附效果，并在pH=6时吸附量达到

最大（538.7mg-1，100ppm）。吸附过程符合二级动力学与朗缪尔吸附模型，且在

多种金属阳离子干扰下SA-PAO/HA对铀显示出优秀的选择性。此外，SA-

PAO/HA在5次吸附-解吸循环后与真实海水吸附中铀去除率分别达到87.37%与

82.59%，表明其良好的应用前景。

以海藻酸钠（SA）、明胶（Gel）与超支化聚酰胺（HA）为原料，经两步成

型后接枝增甘磷（BPG）并以碘甲烷进行季铵化，制备了新型磷酸化海藻酸钠-明

胶复合凝胶球（Anti-BPG/SGH）。Gel的三螺旋结构与HA构成的复合网络赋予

了凝胶球较好的抗形变性能。结果显示，Anti-BPG/SGH2.5在pH=6，100ppm的

-1

铀溶液中具有799.20mg·g的吸附容量。此外，吸附行为符合二级动力学与朗缪

尔吸附模型，并且在离子竞争中具有84.89%的铀选择性。在5次吸-脱附循环后

凝胶球保持了82.75%的去除率，并且在真实海水中显示出75.17%的良好铀去

除率。Anti-BPG/SGH经过季铵化而拥有良好抗菌效果，使其能够适应海洋环境。

关键词：海水提铀；水凝胶球；离子吸附；海藻酸钠；超支化聚酰胺

海藻酸钠复合凝胶球的制备及其铀吸附性能研究

ABSTRACT

Thestablesupplyofuraniumresourcesisanecessaryconditiontoensurethe

stabledevelopmentofnuclearenergy.Duetothelimitationsofobtaininguranium

resourcesonland,extractinguraniumresourcesfromtheoceanisofgreatsignificance

forthefurtherdevelopmentofnuclearenergy.Invariousuraniumextractionschemes,

adsorptionmethodhasattractedwideattentionduetoitslowcostandhighfeasibility,

andtheresearchonavarietyofadsorptionmaterialshasmadebreakthroughsinstages,

butthedevelopmentofefficientandpracticaluraniumadsorbentsisstillchallengedin

manyaspects.Inrecentyears,hydrogelbeada