2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、鈾是一種重要的能源物資,不管是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防還是在科學(xué)技術(shù)方面,它都有著重要的應(yīng)用。隨著核工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,投入運行的核電站越來越多,導(dǎo)致我們對金屬鈾的需求也進(jìn)一步增長,也因此導(dǎo)致鈾礦資源更加緊俏。于是,對非鈾礦資源的鈾提取顯得非常的重要。金屬有機(jī)框架材料(MOFs)是一種新型材料,與傳統(tǒng)材料相比,其結(jié)構(gòu)具有多孔性、可設(shè)計、可預(yù)測性,因此探索該類材料對鈾離子的吸附具有很大可行性。本論文合成五種MOFs材料,對其結(jié)構(gòu),性能進(jìn)行表征,探索

2、其對鈾酰離子的吸附及吸附機(jī)理,研究其在模擬海水環(huán)境中對鈾離子的實際吸附效果,具體如下:
 ?。?)酰胺配體 L,均苯三甲酸(H3BTC),Zn(NO3)2在水熱條件下115℃反應(yīng)3000min,合成MOF-1(Zn(L)(HBTC).(H2O)2)材料。繼而進(jìn)行孔壁基團(tuán)修飾,即將間苯二甲酸(H2ip),5-羥基間苯二甲酸(H2hip),5-氨基間苯二甲酸(H2aip),5-硝基間苯二甲酸(H2nip)分別代替均苯三甲酸在相同的條件

3、下合成MOF-2[Zn(L)(ip).(DMF)(H2O)1.5],MOF-3[Zn(L)(hip).(DMF)(H2O)],MOF-4[Zn(L)(aip).(H2O)],MOF-5[Zn(L)(nip).(DMF)0.5(H2O)0.5]。通過X-射線單晶衍射儀測定其晶體結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)5個MOF材料都具有相同的三維框架結(jié)構(gòu),但分布在一維圓形孔道中的基團(tuán)各不相同。
  (2)對合成材料進(jìn)行各項性能表征發(fā)現(xiàn):合成的MOF系列材料都具有

4、很好的熱穩(wěn)定性并且純度高;熒光測定儀測定發(fā)現(xiàn)MOF-1具有雙重?zé)晒獍l(fā)射峰;而在同一激發(fā)波長下(300nm),MOF-2,MOF-3,MOF-4,MOF-5的熒光發(fā)射波長從368nm增至413nm;對CO2的吸附數(shù)據(jù)表明,各材料在273K時吸附量遠(yuǎn)大于293K時的吸附量,其中以MOF-1的吸附量最大,同時,我們對吸附熱進(jìn)行了分析研究。
 ?。?)進(jìn)一步針對材料對鈾酰離子的吸附進(jìn)行研究。探索了pH值,吸附時間,吸附初始濃度等因素對吸附

5、過程的影響,從而得出:MOF-1,MOF-5材料的最佳pH值為2,MOF-2,MOF-3,MOF-4材料的最佳吸附pH值為2.5;MOF-1,MOF-2,MOF-3,MOF-4吸附鈾酰離子的最適初始濃度為100ug/ml,MOF-5的則為200ug/ml;MOF-1,MOF-3,MOF-4材料對鈾的吸附速率快,在1小時內(nèi)就能達(dá)到吸附平衡,吸附效果好,在低濃度的鈾酰離子溶液中,仍能達(dá)到90%以上的吸附率,其中MOF-1的吸附容量最大(92

6、.0mg/g),而MOF-3及MOF-5的吸附效果則相對較差。
  采用擬一級,擬二級動力學(xué)模型對吸附行為進(jìn)行分析,相關(guān)系數(shù)表明擬二級動力學(xué)方程擬合的線性較好;而采用Langmuir,F(xiàn)reundlich等溫吸附模型來分析吸附系統(tǒng)的平衡狀態(tài),從各線性回歸結(jié)果中可看出,從 MOF-1至MOF-4材料均符合Langmuir模型,而MOF-5材料則符合Freundlich模型。
  在吸附劑對鈾離子的吸附達(dá)到飽和之后,我們通過不同

7、的洗脫劑對吸附劑進(jìn)行解析,發(fā)現(xiàn)0.1mol/L的 HNO3對 MOF-2,MOF-3,MOF-5材料有更好的解吸能力,其解吸效果分別達(dá)74.34%,86.07%,11.29%;而Na2CO3對MOF-1,MOF-4材料有更好的解吸能力,其解吸效果可達(dá)到93%,78.35%。
 ?。?)將各材料運用于模擬海水環(huán)境中,對低濃度的鈾酰離子進(jìn)行吸附試驗,發(fā)現(xiàn)MOF-1的提鈾效果最佳,是一類非常具有前景的海水提鈾材料,在鈾初始濃度為6ppb

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