铀是重要的核燃料资源,同时也是放射性废液中主要的污染元素之一。无论是从能源安全还是从环境保护的角度,对水体中的铀进行有效分离富集都有着很重要的现实意义。在铀的众多分离富集方法中,吸附法因具有成本低廉、工艺简单及适用范围广等优点而被广泛采用。高效吸附剂的开发无疑是吸附法在实际应用中的关键。复合材料由于可根据不同用途选择相应基体与功能基团进行复合,已成为近年来对溶液中的铀进行分离富集的研究热点。在众多功能基团中,偕胺肟官能团由于对铀的特殊络合能力,被广泛用于修饰多种多样的基体材料。基体材料方面,近年来人们的注意力逐渐转向新兴的纳米材料。本论文利用偕胺肟官能团对这些年研究得较多的常见纳米材料进行功能化,合成了如下几种复合材料,考察了所合成材料对铀的吸附性能,并对吸附机理进行了分析：1,偕胺肟修饰磁性石墨烯合成了偕胺肟修饰磁性石墨烯(AOMGO)复合材料,并应用于水溶液中铀的吸附。吸附铀之后的材料可以在外加磁场下很方便地实现与液相分离。吸附动力学实验表明吸附过程可以在2h内达到吸附平衡。考察了pH值、离子强度、共存离子对铀吸附的影响。结果表明,铀在AOMGO材料表面的吸附受pH值影响显著,而与离子强度关系不大。吸附等温线符合Langmuir模型,在pH=5.0±0.1,T=298K时,理论最大吸附量达到1.197mmol/g。根据不同温度下的吸附等温线可计算出吸附过程的热力学参数,结果表明铀在AOMGO材料表面的吸附是自发的吸热过程。快速高效的吸附表现表明所合成的AOMGO复合材料在废水中铀的去除以及海水中铀的提取方面有着很好的应用前景。2,偕胺肟修饰二氧化硅包覆的四氧化三铁合成了偕胺肟修饰二氧化硅包覆的四氧化三铁微球(Fe3O4@SiO2-AO)复合材料并进行了详细表征。合成的Fe3O4@SiO2-AO材料被用于吸附溶液中的铀,得益于材料中偕胺肟官能团对铀的络合能力,该材料的吸附容量相比于裸的二氧化硅包覆四氧化三铁微球(Fe3O4@SiO2)得到了很大提高。考察了接触时间、pH值、离子强度、干扰离子、铀起始浓度、温度对铀在Fe3O4@SiO2-AO材料上吸附的影响。pH值对吸附过程影响强烈而离子强度则几乎没有影响,表明吸附过程主要是内层络合。吸附等温线与Langmuir模型相吻合,在pH=5.0±0.1,T=298K时,理论最大吸附量达到0.441mmol/g。负载铀之后的材料可以通过外磁场加以分离,并可通过1mol/L的盐酸处理使吸附剂再生,实现循环利用。3,偕胺肟功能化的磁性介孔二氧化硅在二氧化硅包覆的四氧化三铁微球表面,利用十六烷基三甲基溴化铵做结构导向剂,通过正硅酸乙酯与2-氰乙基三乙氧基硅烷的共缩聚反应包覆介孔二氧化硅层,经盐酸羟胺还原后得到偕胺肟功能化的磁性介孔二氧化硅(MMS-AO)。该材料呈现三明治结构,内核为四氧化三铁,中间层为致密的二氧化硅,最外层为偕胺肟功能化的介孔二氧化硅。得益于介孔结构和偕胺肟功能化,在pH=5.0±0.1,T=298K时,MMS-AO材料对铀的最大吸附量达1.165mmol/G,优于迄今为止见诸报道的诸多含磁性粒子材料。相比于未经偕胺肟功能化的材料,MMS-AO材料对铀的吸附选择性得到了很大改善。由于二氧化硅层对四氧化三铁内核的保护,吸附铀之后的MMS-AO材料可经1mol/L的盐酸处理得以再生。结果表明MMS-AO材料不仅比表面积大,能够实现磁分离,而且磁性核在酸性环境中有很好的稳定性。该材料在实际水体中铀的分离富集方面有非常好的应用前景。4,偕胺肟功能化的SBA-15型介孔二氧化硅利用Pluronic P123作为结构导向剂,通过正硅酸乙酯与2-氰乙基三乙氧基硅烷共缩聚,改变其中2-氰乙基三乙氧基硅烷的摩尔比,合成了一系列SBA-15型介孔材料,并用于溶液中铀的吸附。通过吸附等温线和吸附动力学的研究分析了有机官能团引入量对吸附性能的影响。结果表明,有机功能化对吸附容量与吸附速率的影响都是双方面的。刚开始增加有机官能团含量会提高吸附性能直至达到最大值,继续增加有机官能团含量则会引起吸附性能下降。最优值对应于材料介孔有序性与有机官能团密度之间的平衡。通过材料吸附前后的X-射线光电子能谱与红外光谱分析了吸附机理,结果表明吸附主要归功于铀与偕胺肟官能团之间的络合作用。综合以上几方面的内容,本文对比了不同材料对铀吸附行为的特点,优化了材料合成条件,分析了吸附机理。本文研究内容能够为功能化介孔材料在铀污染治理和铀的选择性富集等实际应用方面提供实验依据和理论基础。