膦酸酯功能化共轭微孔聚合物用于放射性废液中铀的吸附研究

Recovery of uranium form radioactive effluents is of great importance for sustainable development of nuclear energy and environmental protection. Due to the high acidity and high radiation of radioactive effluents, few sorbents are capable of adsorbing uranium efficiently in radioactive effluents. We propose to prepare a serial of conjugated microporous polymers (CMPs) as uranium sorbents using phosphonate substituted fluorene and benzene/benzene derivatives as building blocks through Suzuki crosscoupling reaction. We will study the sorption performance of CMPs for uranium in strong acidic conditions, and then investigate their radio-resistance by comparing the chemical structures and sorption performance before and after radio-irradiation. The project aims to reveal the relationship among structure of building units/phosphonate ligands, microporous properties, and uranium sorption properties of CMPs, and to elucidate the mechanism behind the sorption process. CMPs has radioresistant property and large specific surface area. On the other hand, phosphonate ligands possess hydrophylicity and strong uranium-complexing capability. Therefore, it is expected to develop a type of acid- and radio-resistant sorbents for efficient and selective sorption of uranium in radioactive effulents.

回收放射性废液中的铀，提高铀资源利用率，对实现核能可持续发展与环境保护具有重要战略意义。由于放射性废液具有强酸性和强辐射性，在此环境下大多数吸附剂难以对铀进行选择性高效吸附。本项目以膦酸酯修饰的芴和苯/苯衍生物为构筑单元，通过Suzuki偶联反应制备一系列功能化的共轭微孔聚合物作为铀吸附剂。在此基础上研究材料在强酸环境中对铀的吸附性能，通过对比辐照前后材料的化学结构和吸附性能评价材料的耐辐照性能。揭示共轭微孔聚合物的骨架/配体结构，微孔性质与材料吸附性能之间的关系，探明材料对铀的吸附机理。共轭微孔聚合物具有高比表面积，高化学稳定性和耐辐照性能；膦酸酯在酸性溶液中对铀有很强的络合能力，而且具有良好的耐辐照性和一定的亲水性。因此，通过本项目研究，可以预期发展一类具有高耐酸性和耐辐照性的铀吸附剂，用于放射性废液中对铀的选择性高效吸附。

放射性废物的处理是核工业发展的一大瓶颈，其中含有放射性铀和碘。回收放射性废液中的铀，吸附核工业后处理中产生的放射性碘，对实现核能可持续发展与环境保护具有重要战略意义。由于放射性废液具有多种不同的pH环境，强辐射性和大量共存离子，在此环境下大多数吸附剂难以对铀进行选择性高效吸附。本项目通过在芳香有机骨架上修饰系列配体，以芴和苯/苯衍生物为构筑单元，通过偶联反应制备了一系列功能化的共轭微孔聚合物用于放射性核素铀和碘的吸附与检测。本项目研究了材料在不同环境中对铀或碘的吸附性能，通过对比辐照前后材料的化学结构和吸附性能评价材料的耐辐照性能。揭示共轭微孔聚合物的骨架/配体结构，微孔性质与材料吸附性能之间的关系，探明材料对铀的吸附机理。同时，我们研究了功能化荧光共轭聚合物用于检测铀和碘的检测限及选择性。通过本项目研究，我们发展一类具有耐辐照性的放射性核素吸附剂，用于放射性废液中对铀的选择性高效吸附，同时提供了一种用于放射性核素检测的新策略。