多酸功能化共聚物自組裝體的構筑及對Cs + 吸附性能研究
發(fā)布時間：2021-07-19 16:03
銫是重要的稀有堿金屬,在許多高科技領域扮演者著越來越重要的角色,青海鹽湖中富含豐富的銫資源。因此,開發(fā)針對鹽湖鹵水體系中銫的高效分離提取技術具有重要意義。磷鉬酸銨（AMP）是一種典型的多酸,對Cs+具有較好的專一吸附性能,但因其極易溶于水,無法直接作為吸附劑從溶液中分離提取出Cs+,目前常用的方法是將AMP與其它材料構成復合吸附劑。因此,本文以AMP作為Cs+的無機交換相,以溫敏性嵌段共聚物P（St-co-AA）-b-PNIPAM和P（NIPAM-co-AA）-b-PSt作為負載AMP的載體,并基于自組裝原理構筑了膠束P（St-co-AA-AMP）-b-PNIPAM、膠束P（NIPAM-co-AA-AMP）-b-PSt、納米管P（St-co-AA-AMP）-b-PNIPAM及納米管P（NIPAM-co-AA-AMP）-b-PSt四種自組裝體,將其分別作為Cs+吸附劑,對溶液中的Cs+進行了吸附實驗。研究了Cs+的初始濃度、溶液pH值、吸附劑投放量及循環(huán)次數...
【文章來源】：青海大學青海省 211工程院校
【文章頁數】：96 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
雜多酸鹽的幾種典型結構
青海大學碩士學位論文第1章緒論7圖1.2雜多酸鹽的幾種典型結構Figure1.2TypicalstructuresofPOMs圖1.3AMP的分子結構Figure1.3MolecularstructureofAMPAMP的分子結構如圖1.3所示，12個八面體組成一個籠型結構，中心存在空腔，空腔內部有一個正四面體的核心（PO43-），正六面體12個棱的中點位置為Mo，每一個頂點均為O，這樣的[P(Mo12O40)]3-形成了多孔的球狀結構，NH4+與H2O分子在晶體內被締合填充于球體空隙中[48,49,15]。當陽離子與其進行交換時，首先吸附體積大的Cs+等重堿金屬離子[50]，空隙中的陽離子越大，結合力就越強，這使得POMs在Cs+分離和提取方面有很大的優(yōu)勢[51,52]。但AMP由于其微晶形式，小的比表面積和較差的機械強度及極易溶于水等特性，使其存在難以直接作為吸附劑從水溶液中分離提取出Cs+的問題，這也成為阻礙AMP對Cs+實現高效分離提取的一個重要因素，同時也限制了其在工業(yè)上的應用。針對這一問題，劉[46]通過制備粗顆粒的AMP，以改變常規(guī)AMP的微晶結構，最大粒徑達到45μm，與微晶AMP相比，其吸附性能有了很大的提高。但制備適用鹽
青海大學碩士學位論文第1章緒論8湖鹵水使用的大粒徑AMP難度較大，因此目前最常用的方法是將AMP與其它材料構成復合吸附劑，進而在充分發(fā)揮AMP對Cs+的專一吸附性能的同時改善其機械穩(wěn)定性。1.2.3.3金屬亞鐵氰化物及鐵氰化物圖1.4普魯士藍的立方體結構Figure1.4CubestructureofPrussianblue金屬亞鐵氰化物是一類混合價態(tài)化合物（化學式：AxMy[Fe(CN)6]mH2O，A=堿金屬陽離子，M=過渡金屬離子），該類交換劑制備簡單，但也具有顆粒細小導致的水力學性能差等缺點。蘇[53]利用六氰基亞鐵酸鉀鎳（KNiFC）來分離和提取Cs+，在最佳的吸附條件下Qe(Cs+)=54.99mg/L，E(Cs+)≈99.97%。普魯士藍（PB，Fe4[Fe(CN)6]3，即亞鐵氰化鐵，結構見圖1.4），是一種廉價的藍色染料，同時也是一種典型的金屬亞鐵氰化物，近年來被廣泛應用于鹽湖鹵水Cs+的分離提取中。PB具有同多酸類似的微晶結構，從而導致其機械強度差，為解決這一問題，目前常用的方法也是將PB與其它材料構成復合吸附劑。普魯士藍的過渡金屬類似物（MHCF，化學式同上）是以電化學可逆的Fe2+/Fe3+為中心，與過渡金屬離子通過氰鍵（CN）連接而成的一類無機配位化合物，具有類似分子篩的立方體骨架結構。其中一些可制成具有電活性的離子交換膜并將其沉積在具有高比表面積的電極上，通過調節(jié)膜的電化學勢可改變Fe2+/Fe3+的氧化還原狀態(tài)，促進離子交換并使膜中的離子得到釋放，由此出現了一種離子分離方法——“電化學控制離子分離技術（ECIS）”，其中NiHCF是一種優(yōu)良的堿金屬離子交換劑，其對堿金屬離子的交換性順序為Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+[54]。該法或許可以為鹽湖鹵水體系中銫的分離提取提供新思路。Tao等[55]以CuHCF膜為基礎，研制了一種微生物燃料電池驅動的電化學吸附系
【參考文獻】：
期刊論文
[1]銫離子表面印跡聚合物的制備及其吸附性能研究[J]. 李生芳,馮凱,楊林,孫春艷. 功能材料. 2017(07)
[2]溶劑萃取法從鹵水中提取銣、銫研究進展[J]. 陳尚清,石健,史振,李瓏,余曉平,郭亞飛,王士強,鄧天龍. 鹽科學與化工. 2017(06)
[3]銣、銫的分離提取方法及其研究進展[J]. 寶阿敏,錢志強,鄭紅,劉澤宇,黃東方,王舒婭,李波. 應用化工. 2017(07)
[4]聚丙烯腈-亞鐵氰化鉀鈷/鈦球形復合吸附劑制備及其對Cs+的吸附性能研究[J]. 杜志輝,賈銘椿,門金鳳,豐世彬. 原子能科學技術. 2014(01)
[5]釀酒酵母對銫離子的生物吸附研究[J]. 張凱,張建國,楊翊方,馬麗,任鑫. 輻射研究與輻射工藝學報. 2013(05)
[6]中國銣銫資源、技術現狀[J]. 劉力. 新疆有色金屬. 2013(S1)
[7]青海鹽湖鹵水銣銫資源及分析方法研究進展[J]. 孫海霞,保英蓮,曹紅翠,周蓮. 廣東化工. 2012(04)
[8]溶液體系中銫分離提取技術的研究進展[J]. 王云生,鄭綿平,卜令忠,乜貞. 鹽業(yè)與化工. 2011(02)
[9]重稀堿金屬銫分離提取技術的研究進展[J]. 王穎,張雨山,黃西平. 化學工業(yè)與工程. 2010(05)
[10]鹽湖Rb、Cs資源提取分離的研究進展[J]. 王斌,吉遠輝,張建平,劉暢,陸小華. 南京工業(yè)大學學報(自然科學版). 2008(05)
博士論文
[1]鹽湖鹵水中低濃度銣（銫）的分離提取研究[D]. 寶阿敏.中國科學院大學(中國科學院青海鹽湖研究所) 2018
[2]普魯士藍納米材料對水中銫離子的吸附及其生物毒性研究[D]. 馮珊珊.哈爾濱工業(yè)大學 2017
碩士論文
[1]銫的溶劑萃取及富集分離方法研究[D]. 劉澤宇.中國科學院大學(中國科學院青海鹽湖研究所) 2018
[2]從鹵水中萃取法提取銣銫的應用基礎研究[D]. 劉明明.天津科技大學 2015
[3]鹽湖鹵水中銫吸附劑的制備及其應用研究[D]. 程建英.青海大學 2013
[4]用KNiFC無機離子吸附劑提取銣、銫的基礎研究[D]. 蘇昭允.東北大學 2012
[5]粗粒磷鉬酸銨及其復合物對銣/銫離子的選擇性吸附研究[D]. 劉珊.湖南大學 2012
本文編號：3290996
【文章來源】：青海大學青海省 211工程院校
【文章頁數】：96 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
雜多酸鹽的幾種典型結構
青海大學碩士學位論文第1章緒論7圖1.2雜多酸鹽的幾種典型結構Figure1.2TypicalstructuresofPOMs圖1.3AMP的分子結構Figure1.3MolecularstructureofAMPAMP的分子結構如圖1.3所示，12個八面體組成一個籠型結構，中心存在空腔，空腔內部有一個正四面體的核心（PO43-），正六面體12個棱的中點位置為Mo，每一個頂點均為O，這樣的[P(Mo12O40)]3-形成了多孔的球狀結構，NH4+與H2O分子在晶體內被締合填充于球體空隙中[48,49,15]。當陽離子與其進行交換時，首先吸附體積大的Cs+等重堿金屬離子[50]，空隙中的陽離子越大，結合力就越強，這使得POMs在Cs+分離和提取方面有很大的優(yōu)勢[51,52]。但AMP由于其微晶形式，小的比表面積和較差的機械強度及極易溶于水等特性，使其存在難以直接作為吸附劑從水溶液中分離提取出Cs+的問題，這也成為阻礙AMP對Cs+實現高效分離提取的一個重要因素，同時也限制了其在工業(yè)上的應用。針對這一問題，劉[46]通過制備粗顆粒的AMP，以改變常規(guī)AMP的微晶結構，最大粒徑達到45μm，與微晶AMP相比，其吸附性能有了很大的提高。但制備適用鹽
青海大學碩士學位論文第1章緒論8湖鹵水使用的大粒徑AMP難度較大，因此目前最常用的方法是將AMP與其它材料構成復合吸附劑，進而在充分發(fā)揮AMP對Cs+的專一吸附性能的同時改善其機械穩(wěn)定性。1.2.3.3金屬亞鐵氰化物及鐵氰化物圖1.4普魯士藍的立方體結構Figure1.4CubestructureofPrussianblue金屬亞鐵氰化物是一類混合價態(tài)化合物（化學式：AxMy[Fe(CN)6]mH2O，A=堿金屬陽離子，M=過渡金屬離子），該類交換劑制備簡單，但也具有顆粒細小導致的水力學性能差等缺點。蘇[53]利用六氰基亞鐵酸鉀鎳（KNiFC）來分離和提取Cs+，在最佳的吸附條件下Qe(Cs+)=54.99mg/L，E(Cs+)≈99.97%。普魯士藍（PB，Fe4[Fe(CN)6]3，即亞鐵氰化鐵，結構見圖1.4），是一種廉價的藍色染料，同時也是一種典型的金屬亞鐵氰化物，近年來被廣泛應用于鹽湖鹵水Cs+的分離提取中。PB具有同多酸類似的微晶結構，從而導致其機械強度差，為解決這一問題，目前常用的方法也是將PB與其它材料構成復合吸附劑。普魯士藍的過渡金屬類似物（MHCF，化學式同上）是以電化學可逆的Fe2+/Fe3+為中心，與過渡金屬離子通過氰鍵（CN）連接而成的一類無機配位化合物，具有類似分子篩的立方體骨架結構。其中一些可制成具有電活性的離子交換膜并將其沉積在具有高比表面積的電極上，通過調節(jié)膜的電化學勢可改變Fe2+/Fe3+的氧化還原狀態(tài)，促進離子交換并使膜中的離子得到釋放，由此出現了一種離子分離方法——“電化學控制離子分離技術（ECIS）”，其中NiHCF是一種優(yōu)良的堿金屬離子交換劑，其對堿金屬離子的交換性順序為Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+[54]。該法或許可以為鹽湖鹵水體系中銫的分離提取提供新思路。Tao等[55]以CuHCF膜為基礎，研制了一種微生物燃料電池驅動的電化學吸附系
【參考文獻】：
期刊論文
[1]銫離子表面印跡聚合物的制備及其吸附性能研究[J]. 李生芳,馮凱,楊林,孫春艷. 功能材料. 2017(07)
[2]溶劑萃取法從鹵水中提取銣、銫研究進展[J]. 陳尚清,石健,史振,李瓏,余曉平,郭亞飛,王士強,鄧天龍. 鹽科學與化工. 2017(06)
[3]銣、銫的分離提取方法及其研究進展[J]. 寶阿敏,錢志強,鄭紅,劉澤宇,黃東方,王舒婭,李波. 應用化工. 2017(07)
[4]聚丙烯腈-亞鐵氰化鉀鈷/鈦球形復合吸附劑制備及其對Cs+的吸附性能研究[J]. 杜志輝,賈銘椿,門金鳳,豐世彬. 原子能科學技術. 2014(01)
[5]釀酒酵母對銫離子的生物吸附研究[J]. 張凱,張建國,楊翊方,馬麗,任鑫. 輻射研究與輻射工藝學報. 2013(05)
[6]中國銣銫資源、技術現狀[J]. 劉力. 新疆有色金屬. 2013(S1)
[7]青海鹽湖鹵水銣銫資源及分析方法研究進展[J]. 孫海霞,保英蓮,曹紅翠,周蓮. 廣東化工. 2012(04)
[8]溶液體系中銫分離提取技術的研究進展[J]. 王云生,鄭綿平,卜令忠,乜貞. 鹽業(yè)與化工. 2011(02)
[9]重稀堿金屬銫分離提取技術的研究進展[J]. 王穎,張雨山,黃西平. 化學工業(yè)與工程. 2010(05)
[10]鹽湖Rb、Cs資源提取分離的研究進展[J]. 王斌,吉遠輝,張建平,劉暢,陸小華. 南京工業(yè)大學學報(自然科學版). 2008(05)
博士論文
[1]鹽湖鹵水中低濃度銣（銫）的分離提取研究[D]. 寶阿敏.中國科學院大學(中國科學院青海鹽湖研究所) 2018
[2]普魯士藍納米材料對水中銫離子的吸附及其生物毒性研究[D]. 馮珊珊.哈爾濱工業(yè)大學 2017
碩士論文
[1]銫的溶劑萃取及富集分離方法研究[D]. 劉澤宇.中國科學院大學(中國科學院青海鹽湖研究所) 2018
[2]從鹵水中萃取法提取銣銫的應用基礎研究[D]. 劉明明.天津科技大學 2015
[3]鹽湖鹵水中銫吸附劑的制備及其應用研究[D]. 程建英.青海大學 2013
[4]用KNiFC無機離子吸附劑提取銣、銫的基礎研究[D]. 蘇昭允.東北大學 2012
[5]粗粒磷鉬酸銨及其復合物對銣/銫離子的選擇性吸附研究[D]. 劉珊.湖南大學 2012
本文編號：3290996
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