功能化聚苯乙烯微球制備及用于水溶液中鈾酰離子高效去除研究.pdf

1、鈾是一種放射性元素，是核能和核武器的主要原料。它具有很長的半衰期、強(qiáng)化學(xué)毒性及高水平的環(huán)境遷移率，一旦造成環(huán)境污染，將直接威脅到人類的生命安全。另一方面，作為核燃料的主要原料之一，鈾礦已經(jīng)成為全球緊俏資源。陸地鈾資源的短缺迫使人類從海洋中提取鈾，因此設(shè)計(jì)并合成可用于鈾元素分離與富集的新型材料變得尤為重要。功能高分子微球是一種新型功能材料，其表面的功能基團(tuán)可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，已被廣泛用于藥物載體、重金屬離子的檢測與富集及生物分離等領(lǐng)

2、域。本文針對水溶液中鈾酰離子的高效去除，設(shè)計(jì)合成了兩種不同的功能高分子微球，并分別進(jìn)行了應(yīng)用研究。
　　本文的具體研究內(nèi)容如下：
　　(1)聚胺肟功能化聚苯乙烯納米微球用于水溶液中鈾酰離子的高效去除
　　本研究制備了一類新型聚胺肟功能化的聚苯乙烯微球，可用于水溶液中鈾酰離子的高效去除。首先通過可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移（RAFT）聚合合成了聚丙烯腈-b-聚苯乙烯嵌段共聚物，然后通過胺肟化反應(yīng)得到聚胺肟-b-聚苯乙烯（PAO-

3、b-PS）嵌段共聚物，并用NaOH溶液進(jìn)行處理，隨后洗滌至中性。再將這種兩親性嵌段共聚物作為乳化劑進(jìn)行苯乙烯/二乙烯基苯的乳液聚合。通過改變?nèi)榛瘎┑臐舛燃罢{(diào)節(jié)嵌段共聚物中聚胺肟的鏈段長度，可以控制微球?qū)τ阝欟ｋx子的吸附容量。該工作研究了吸附劑用量、pH值、溫度、共存離子、吸附時(shí)間以及鈾酰離子初始濃度對其吸附性能的影響。結(jié)果表明，吸附平衡時(shí)間為6 h，吸附過程符合二級動(dòng)力學(xué)，最適pH值為6.5，最佳投料比為75 mg/L。通過朗格繆爾方程

4、計(jì)算，得到聚合物微球的最大吸附量為246.91 mg/g。因此，這種聚胺肟功能化的聚苯乙烯微球可以作為新型吸附材料用于天然水體中鈾酰離子的高效去除。
　　(2)表面帶正電聚胺肟功能化聚苯乙烯微球吸附水溶液中鈾酰離子研究
　　溶解在海水中的鈾溶度很低，約為3.3μg/L，并且主要以碳酸鈾酰負(fù)離子[UO2(CO3)3]4-的形態(tài)存在。本研究針對碳酸鈾酰負(fù)離子[UO2(CO3)3]4-，以PAO-b-PS及(3-丙烯酰胺丙基)三甲