Zn-MOF-74材料及其衍生物對鈾吸附性能的研究.pdf

1、近年來，核能事業(yè)的急劇發(fā)展使得世界各國對鈾資源的需求量大大增加。在鈾開采過程中，含鈾廢水嚴(yán)重影響周圍環(huán)境的生態(tài)平衡并危及人類健康，因此去除及再利用含鈾廢水中的鈾顯得尤為重要。金屬有機(jī)框架化合物---Zn-MOF-74因具有高孔隙率、高比表面積、形狀可調(diào)和配位結(jié)構(gòu)多樣化等有優(yōu)點(diǎn)，成為最佳的吸附材料之一。
　　本文以以Zn作為金屬中心和2,5二羥基對苯二甲酸為有機(jī)配體，分別采用溶劑熱法和快速合成法合成了微孔Zn-MOF-74晶體材料（

2、A-1）和微孔-介孔Zn-MOF-74納米材料(A-2)；通過負(fù)載不同比例具有光活性的香豆素制備11.7%、20.6%、28.2%和35.7%香豆素功能化-微孔-介孔Zn-MOF-74納米材料(A-3系列)。采用N2的吸附/脫附、FTIR、XRD、TG等表征手段對A-1、A-2和A-3系列材料進(jìn)行表征。探討了溶液pH、接觸時間、溫度、鈾的初始濃度和解析液對A-1和A-2材料吸附鈾性能的影響，分析A-1和A-2材料對鈾吸附的吸附模型和吸附

3、規(guī)律。研究了紫外光和解析液對A-3系列樣品對鈾吸附的影響，分析了A-3系列材料對鈾的光控吸附和釋放行為。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明樣品A-1和A-2表面的吸附位點(diǎn)與鈾酰離子進(jìn)行配位，并且吸附過程是自發(fā)進(jìn)行。樣品A-1和A-2對鈾的吸附行為符合擬二級動力學(xué)模型和Langmuir等溫吸附方程，理論上屬于化學(xué)吸附行為而且是單分子層吸附。但樣品A-2的最大吸附量（312mg/g）是樣品A-1的1.64倍，這說明Zn-MOF-74的微孔-介孔結(jié)構(gòu)完

4、全有利于提高對鈾酰離子的吸附能力。在實(shí)驗(yàn)的最佳條件下，樣品A-3系列對鈾的吸附容量依次為360mg/g、356mg/g、350mg/g和280mg/g，對比發(fā)現(xiàn)負(fù)載香豆素后，會提供較多的吸附位點(diǎn)，有利于增強(qiáng)對鈾吸附能力，吸附量提高了15%。當(dāng)紫外燈光照后，A-3系列樣品會進(jìn)行光二聚作用，將吸附鈾的“開關(guān)門”關(guān)上，使吸附能力減弱，對鈾的吸附容量依次為360mg/g、325mg/g、300mg/g和245mg/g。用0.1MHCl對吸附過鈾

5、的樣品A-3：28.2%wt的洗脫效果較好，洗脫率高達(dá)80%；當(dāng)樣品A-3：28.2%wt在320nm波長的紫外光照射后，洗脫效率只有60%，這說明有20%的鈾（大約70mg/g）被儲存起來；當(dāng)在250nm波長的紫外光照射后，洗脫效率只有20%，因此實(shí)現(xiàn)了光對鈾的吸附和釋放。綜上所述，將吸附劑做成微孔-介孔結(jié)構(gòu)有利于提高鈾的吸附能力；而將材料進(jìn)行香豆素功能化以后，大大地增強(qiáng)對鈾的吸附能力。該研究將會為以后鈾吸附的研究提供了可借鑒的思路和