功能化介孔氧化硅對鈾的富集.pdf

1、處理核乏燃料的新理念是分離—嬗變，核化學的主要任務是將核裂變過程中產生的次量錒系元素(MA)從鑭系元素與包殼金屬元素中分離出來，進而將MA混合在燃料棒中置于快中子堆中燃燒，實現(xiàn)核燃料的綠色循環(huán)。分離MA與鑭系元素是世界公認的難題，因為鑭系元素和錒系元素是同族元素，化學性質、離子半徑等性質彼此相近。MA主要是Am和Cm，它們又以+3價態(tài)存在，與鑭系元素的穩(wěn)定價態(tài)相同，更增加了分離的難度。分離MA和鑭系元素是基于錒系元素相對于鑭系元素來說是

2、軟的路易斯酸，因此使用含有較軟配位原子如N、P和S的配體可實現(xiàn)它們的分離。目前研究分離MA與鑭系元素主要是采用液—液萃取法，但相比而言，固相萃取具有明顯的優(yōu)勢。
　　本研究的目的就是設計合成路線，以吡啶2,6-二甲酸為原料，經過酰氯化反應、取代反應合成了吡啶-2,6-二甲酸甲酯，再進過自由基反應，在吡啶的4位上引入—CH2OH制得了4-羥甲基-吡啶-2,6-二甲酸甲酯，隨后經過酰胺化反應制得了4-羥甲基-吡啶-2,6-二甲酰胺，最

3、后經過氧化反應，合成了新型二酰胺吡啶配體4-甲酸吡啶-2,6-二甲酰(DCA)。制備了DCA功能化的介孔氧化硅SBA-15(DCA-SBA-15)，用X射線光電子能譜(XPS)對其孔結構進行了分析，結果表明孔被阻塞；用氮氣吸附/脫附實驗測量了其比表面積，只有29m2/g；初步研究了它對U(VI)的吸附，在pH=6.0時，最大吸附量只有40mg/g，吸附效果遠遠低于預期值。因此，選用其它有機配體合成功能化介孔氧化硅，并研究其對鈾的吸附。最

4、后，采用后嫁接法制備了磷酯和氨基雙功能化的介孔氧化硅(PA-SBA-15)，并研究了其對鈾的吸附行為。得到的介孔氧化硅通過 SEM、XRD、固體13C核磁和氮氣吸附/脫附實驗進行了表征，表明得到PA-SBA-15具有規(guī)則的介孔結構，均一的孔徑和大的比表面積。在不同的實驗條件下，采用批量實驗技術研究了PA-SBA-15對U(VI)的吸附行為。初步結果表明，PA-SBA-15對U(VI)的吸附是一個快過程，在1個小時之內即可達到吸附平衡，并

5、且在pH=5.5溫度為95℃時，吸附量可達到373mg/g。吸附等溫線符合Langmuir等溫線模型，表明PA-SBA-15對U(VI)是單層均一的吸附。PA-SBA-15對 U(VI)的吸附是pH依賴的，因為pH不僅影響U(VI)在水溶液中的存在形式，而且影響吸附劑表面的電荷。吸附熱力學研究表明該吸附反應是自發(fā)的，吸熱過程。基于這些結果，PA-SBA-15可作為有前景的高效固相吸附劑用以去除廢水溶液中的U(VI)以及從濃度非常低的U(