偕胺肟/多孔有序光热转换碳气凝胶的制备及其对铀的分离富集研究

With the development of nuclear industry, more and more radioactive wastewater will be produced inevitably. How to treat and dispose these radioactive wastes safely, quickly and cheaply is the key to the sustainable development of nuclear industry and safety of social public. At present, the main methods of treatment for radioactive wastewater include coagulation precipitation, ion exchange, evaporation concentration and membrane treatment technology, etc., but these methods have many shortcomings, such as secondary waste, unsatisfactory purification effect, excessive energy consumption, and so on. Therefore, to seek an efficient, cheap and environmentally friendly technology to replace the traditional materials and process technology in the nuclear power industry. Based on this, this project intends to adopt konjac glucomannan glycan and graphene oxide as raw materials, and use the ice template method to control porous, ordered carbon aerogels with corrosion resistance, irradiation resistance, accurate thermal localization and wide solar absorption spectrum, and modify the grafted amidoxime group; the special structure evaporation device was used to improve the efficiency of evaporation, and study the device for solar evaporation capacity reduction and purification treatment effect of wastewater containing radioactive uranium and separation mechanism of uranium enrichment. The technology can not only reduce the volume of radioactive wastewater effectively, but also enrich and separate uranium element. the research results will provide important reference for the treatment of other heavy metal wastewater and uranium extraction from seawater.

随着核工业的发展，不可避免地会产生越来越多的放射性废水，如何安全、快速、低成本地处理处置这些放射性废物是关系到核事业持续发展和社会公共安全的关键。目前，处理放射性废水的主要方法有凝聚沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩法以及膜处理技术等，但这些方法存在产生二次废物、净化效果不理想、能耗过大等诸多缺点。因此，寻求一种高效廉价和环境友好技术替代传统材料及工艺技术是核能行业亟待解决的问题。基于此，本项目拟采用魔芋葡甘聚糖和氧化石墨烯为原料，采用冰模板法，可控制备抗腐蚀、耐辐照、准确热定位、具有宽太阳能吸收谱的多孔有序碳气凝胶，并对其进行改性接枝偕胺肟基；采用独特的结构蒸发装置提高蒸发效率，并研究该装置对含铀放射性废水的太阳能蒸发减容净化处理效果及对铀元素的富集分离机理。该技术不仅能有效减容处理放射性废水，而且还能富集分离铀元素，其研究成果将对其他重金属废水处理和海水提铀提供重要参考。

随着核工业的发展，不可避免地会产生越来越多的放射性废水，如何安全、快速、低成本地处理处置这些放射性废物是关系到核事业持续发展和社会公共安全的关键。目前，处理放射性废水的主要方法有凝聚沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩法以及膜处理技术等，但这些方法存在产生二次废物、净化效果不理想、能耗过大等诸多缺点。因此，寻求一种高效廉价和环境友好技术替代传统材料及工艺技术是核能行业亟待解决的问题。基于此，我们开发了一种高效的太阳能驱动界面蒸发处理放射性废水的方法，该方法基于一种超亲水性、高水下弹性、低成本的光热转换碳气凝胶，该材料由魔芋葡甘聚糖和氧化石墨烯复合制备，经冷冻干燥形成三维网络，形成具有独特性能的海绵结构。在太阳照射下，该材料的蒸发率为1.60 kg m-2 h-1，太阳能光热转化率高达92%。此外，废水中放射性元素的浓度经过净化后从克下降到微克级别，去污系数达106。此外，净化机理可以归结为蒸发沉积、吸附、热电子对六价铀的还原固定。研究结果表明，该材料具有强大的太阳能界面蒸发能力，具有良好的辐照稳定性、光热转换稳定性和耐久性。在实际应用中，光热转换碳气凝胶有望成为一种强大的太阳能驱动放射性废水处理材料。