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1、题 目:分子组装壳聚糖聚胺-膨润土材料对铀、锶离子的吸附应用研究 English title:Adsorption Application Research of Chitosan Polyamine and Bentonite Materials to U（）and Sr() Based on the Molecular Assembly 姓 名: 学 号: 08058201 指导教师: 教授 专 业: 核化工与核燃料工程 二零一二年六月 摘 要分子组装壳聚糖聚胺-膨润土材料作为一种新型材料，对放射性离子的吸附具有选择性高、吸附容量大、效率高等特性，产生二次污染少，可回收利用，且价格低廉等优
2、点，并且对化学、辐射、热和机械力等有很大的抗性。本文主要介绍壳聚糖与膨润土组装成的壳聚糖聚胺-膨润土材料，分别以UO22+、Sr2+为模板离子，制成印迹材料，吸附废水中的铀离子和锶离子，并且实验研究在不同的吸附剂用量、溶液pH值、吸附温度、吸附时间、溶液初始浓度等因素下对吸附效果的影响。实验结果表明吸附锶离子的最佳条件为：吸附剂用量400mg，溶液pH=7，温度70，吸附时间为60min，铯离子初始浓度为3g/mL;吸附铀离子的最佳条件为：吸附剂用量300mg，溶液pH=5，温度70，吸附时间为75min，铀离子初始浓度为0.5g/mL。关键词：分子组装；膨润土；壳聚糖；吸附ABSTRACTT
3、he adsorption, the new material of Molecular assembling polyamide-bentonite materials of Chitosan to the radioactive ions, have good selectivity and adsorption capacity. And it has the advantages of a little secondary pollution,recyclable using, and low prices,besides it has a strong resistance to r
4、adiation, chemical, heat and mechanical. This paper mainly introduces inorganic polyamino materials assembled by chitosan and diatomite. it can be use to adsorb Uranium ion of wastewater when U6+ as template agent, or Cs ion when Cs+ as template agent. The effects of adsorption temperature, adsorben
5、t dosage, adsorption time, pH value, initial solution concentration and coexistence ion were investigated in this article. Experimental results showed that the optimal adsorbing conditions of Cs+ are determined as temperature 70, reacting time 60 min , pH 7, absorbent dosage 400mg, Cs+ ion concentra
6、tion 3g/ml; the optimal adsorbing conditions of U6+ are determined as temperature 70, reacting time 75 min, pH 5.0, absorbent dosage 300mg,Cs ion concentration 0.5g/ml.Keywords: molecular assembly; diatomite; chitosan; adsorption; 目 录1. 绪论11.1 课题研究背景和意义11.2 膨润土简介21.2.1 膨润土的组成及性质21.2.2 膨润土的形成及分布21.2.
7、3 膨润土的应用31.3 壳聚糖简介61.3.1 壳聚糖的组成及性质61.3.2 壳聚糖的制得61.3.3 壳聚糖的应用71.4 无机聚胺材料81.5 分子组装技术92. 实验部分102.1 实验仪器及主要试剂102.2 分子组装膨润土壳聚糖、材料的制备112.3 吸附实验方案 112.3.1 铀离子吸附实验112.3.2 锶离子吸附实验122.3.3 吸附方案133. 结果与讨论153.1 铀印迹分子组装膨润土-壳聚糖材料对铀的吸附影响因素153.1.1 吸附时间对吸附率的影响153.1.2 吸附温度对吸附率的影响153.1.3 pH值对吸附率的影响163.1.4 吸附剂用量对吸附率的影响1
8、73.1.5 铀离子浓度对吸附率的影响183.2 锶印迹分子组装膨润土-壳聚糖材料对锶的吸附影响因素183.2.1 吸附时间对吸附率的影响183.2.2 吸附温度对吸附率的影响193.2.3 pH值对吸附率的影响203.2.4 吸附剂用量对吸附率的影响203.2.5 锶离子浓度对吸附率的影响21结 论23参考文献24致 谢251. 绪论1.1 课题研究背景和意义近年来，核能的开发与利用是一把双刃剑，一旦造成放射性污染，后果不堪想象。核电站在正常运行期间，不可避免地要向环境排放放射性污染物。核电站在正常运行过程中要向环境排放常规的气态和液态流出物（固态放射性废物经压缩按半衰期长短分类存放于放射性
9、废物贮存库, 不向环境排放）。核电站排放的气态放射性污染物包括:85Kr、133Xe、135Xe、131I、133I、90Sr、137Cs、14C 以及3H 等1。液态放射性流出物包括：3H、54Mn、58Co、60Co、110mAg、 124Sb、131I、90Sr、134Cs 和137Cs 等，这些放射性核素由核电站废液排放系统排至近海里2。核电站排放的这些放射性污染物对近域生态环境带来一定程度的影响。尽管在核电站的运行上，由于严格和良好的管理，浙江秦山核电站、连云港田湾核电站、广东大亚湾核电站和岭澳核电站都未发现明显的放射性污染，但到2020年，我国将陆续建立30多个核电站，核废料的积累
10、和发生事故的潜在威胁不容忽视3。目前，通过卫星遥感和实测研究，发现大亚湾核电站的热水和废热对周围海域有影响4。因此，继续对核电站周围的环境进行核辐射监测，对环境放射性污染可能带来的环境异常识别的研究，加强可能污染的防治与处理研究，是非常有必要的。放射性元素是指能够自发地从不稳定的原子核内部放出粒子或射线（如射线、射线、射线等），同时释放出能量，最终衰变形成稳定的元素而停止放射的元素。在核工业的各个主要生产环节以及放射性同位素的应用中都排放出大量的放射性废物，其中含有大量的铀、锶放射性原子，如果任其排放到环境中，会对生态环境和人类健康造成极其严重的后果。如放射性元素铀、锶衰变发射出射线，致使细胞
11、死亡或诱发细胞癌变等，危害人体健康。 在含铀、锶废水的处理方面，国内外进行了许多试验研究与生产实践，放射性废液一般需要多级净化处理，常用的处理方法有絮凝沉淀、蒸发浓缩、离子交换（或吸附）、萃取和膜技术（如电渗析、反渗透、超滤膜）等，各有其优点，但在实际运行过程中存在许多不足之处。如絮凝沉淀放射性去除效率较低，一般为50%70%，去污因数最多只有10左右，且产生含大量放射性的污泥，而蒸发浓缩耗能高。因此，多年来人们一直致力于研究和寻求更加高效经济的处理方法。 分子组装壳聚糖聚胺-膨润土材料作为一种新型材料，对金属模版离子（如铀、锶等）吸附有着非常高的选择性；吸附金属离子后的分子组装壳聚糖聚胺-膨
12、润土材料，可以利用淋洗液将其洗脱，达到浓缩金属离子的效果，同时分子组装壳聚糖聚胺-膨润土材料重新活化再生，可以多次循环使用，经济生产。1.2 膨润土简介1.2.1 膨润土的组成及性质美国最早发现是在怀俄明州的古地层中，呈黄绿色的粘土，加水后能膨胀成糊状，后来人们就把凡是有这种性质的粘土，统称为膨润土。膨润土也叫斑脱岩或膨土岩，是以蒙脱石为主的含水粘土矿，含量在85-90%。蒙脱石的化学成分:（Al2,Mg3）Si4O10 OH2nH2O。膨润土的一些性质也都是由蒙脱石所决定的。蒙脱石可呈各种颜色如黄绿、黄白、灰、白色等等。可以成致密块状，也可为松散的土状，用手指搓磨时有滑感，小块体加水后体积胀
13、大数倍至20-30倍，在水中呈悬浮状，水少时呈糊状。由于它具有特殊的性质，如膨润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交换性。所以广泛用于各个工业领域，例如化工、饲料、铸造、复合肥等。1.2.2 膨润土的形成及分布膨润土矿形成和保存下来的基本条件，首先绝大多数成矿母岩为中酸性火山岩，即珍珠岩、黑曜岩、流纹岩、安山岩、粗面岩、英安岩及其火山碎屑岩。其次，有一个稳定的封闭水体环境，保持高的pH值以及足够浓度的镁离子。第三，形成后未遭受强的构造活动，未 被深埋。蒙脱石是一种很不稳定的矿物，当受到热动力作用和深埋静压力时，便转化为伊利石、绿泥石，或者蒙脱石与伊利石的间层矿物。 环太平洋火
14、山岩带具备成矿母岩的条件，中国东部大陆边缘位在该带的西部环节，沿海各省从广东经福建、浙江、安徽、江苏、山东、河北、辽宁、吉林至黑龙江皆处于该成矿带上，至今已发现48个矿床，其中5个属于大型、特大型矿床。我国中西部火山活动受控于古板块边缘及大构造活动带内，例如祁连山秦岭大别山构造带、天山阴山构造带、古塔里木板块与华北板块缝合带、扬子板块与华北板块缝合带等都是火山岩发育带，皆有膨润土矿床。中国东部沿海一带北东向构造发育，形成了一系列断陷盆地，例如广东和平火山沉积盆地、福建连城及武平火山盆地、浙江余杭及临安火山沉积盆地、安徽屯溪新潭火山沉积盆地、庐江枞阳及南京芜湖盆地、苏南句容火山盆地、山东断裂带构造盘地、辽宁法库及吉林银山火山盆地、黑龙江海林火山沉积盆地等，具备封闭稳定富碱的水体环境，是膨润土矿形成的有利地区。 中西部如湖北的梁子湖盆地、祁连山脉中龙首山构造核部断陷盆地、天山构造带内火山沉积盆地以及四川内陆盆地等皆是膨润土矿床的适宜产地。膨润土矿的属型
