载银抗菌偕胺肟类海水提铀材料的制备及性能研究

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海水铀储量据统计高达45亿吨,是当前地表已探明的铀矿储量的近千倍,如果能够有效地开发海水中所蕴藏的铀资源,不但可以缓解当前的能源危机,更能保障未来数百年的可持续发展。此外,提取过程对环境友好以及分离处理步骤简单等特点也使得海水提铀受到越来越多科研工作者的关注。然而实践中海水提铀并非一种经济的产铀手段,这是因为天然海水中铀的浓度仅有3.3 ppb,这一特性不仅使海水提铀变得效率低下、成本高昂,还带来其他常规提铀技术所没有的问题:海洋微生物的生物污染效应。极低的铀浓度使得吸附剂浸泡在海水中的实验时间动辄以月计,在这样的时间尺度下,生物的富集将会大幅度降低材料的吸附性能和使用寿命。因此,设计合成兼具抗菌性能和吸附能力的新型吸附材料的重要性不言而喻。本研究以银为抗菌材料,偕胺肟基为铀吸附基团,设计制得了两种新型抗菌材料偕胺肟化银-二氧化硅核壳纳米粒子(Ag@Si O2-AO)和纳米银担载偕胺肟化聚丙烯腈纤维(PAO@Ag NP)。抗菌实验结果证明,二者能够有效地抑制高浓度的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌,Ag@Si O2-AO只需50 mg/L的固液比便能有效清除95%的大肠杆菌,对于金黄色葡萄球菌则是100 mg/L;PAO@Ag NP纳米纤维的性能则更为优异,抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小浓度为200 mg/L,折合银固液比仅为8 mg/L。此外,本文也通过批式实验法探究了这两种材料的吸附性能,测试了固液比、平衡时间和p H等因素对材料铀吸附作用的影响,运用动力学模型和吸附等温线拟合了实验数据。结果表明,常温条件下Ag@Si O2-AO在加标真实海水环境中最大吸附容量为47.42 mg/g,PAO@Ag NP纳米纤维在加标真实海水环境中最大吸附量为11.89 mg/g,均具有较为良好的吸附效果。
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