二叔丁基二环己基-18-冠-6的合成及其对锶的萃取

^(90)Sr(T_(1/2)=28.9 a)是一种具有高释热性和强放射性的高毒性核素,高放废液在进行处置之前必须准确测量放射性废液中^(90)Sr的含量,而将^(90)Sr从放射性废液中分离出来是其准确测量的关键。本工作通过改变合成反应路径和优化合成反应参数,解决了二叔丁基二环己基-18-冠-6(DtBuCH18C6)合成反应存在的加氢危险、纯化困难的问题,实现了高纯度产品的合成;而后采用溶剂萃取法,以DtBuCH18C6为萃取剂,分别研究稀释剂种类、萃取剂浓度、硝酸浓度、相比等条件对Sr^(2+)萃取性能的影响,以此来确定Sr^(2+)选择性分离的最佳萃取条件,建立一种有效的快速分离Sr^(2+)的方法,为后续提取^(90)Sr提供了一种可供选择的材料。

改性纳米Bi_(2)O_(3)/Eu_(2)O_(3)/EPVC基X射线屏蔽材料的制备及性能研究

针对当前辐射防护产品日益增长的需求,研发出一种新型X射线屏蔽材料。以乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)对纳米氧化铋(Bi_(2)O_(3))、纳米氧化铕(Eu_(2)O_(3))进行表面改性,并作为填料填充至PVC糊树脂(EPVC)基体中制备得到改性纳米复合材料Bi_(2)O_(3)/Eu_(2)O_(3)/EPVC(简称为BEP)。采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)对改性前后的纳米颗粒进行表征。采用模拟计算与实验相结合的方式,通过WinXcom模拟Bi_(2)O_(3)、Eu_(2)O_(3)对X射线的屏蔽能力并计算Bi_(2)O_(3)、Eu_(2)O_(3)的最佳质量配比,通过热重分析、力学性能测试、断面扫描及X射线屏蔽性能测试研究了改性纳米填料含量对BEP性能的影响。结果表明:改性纳米Bi_(2)O_(3)、Eu_(2)O_(3)质量比为1∶1时BEP同时具备对中、低能X射线有较好的屏蔽性能,且填料基体质量比为5∶2,厚度为4mm时能达到同等厚度下最佳的X射线屏蔽效果。实际应用中,填料与EPVC基体的质量比为5∶1时具有最佳拉伸性能。BEP材料环境友好、无生物毒性,可用来替代含铅材料在X射线屏蔽中的部分功能。

磷酸三钙去除U(Ⅵ)的性能与机理研究

为了探究磷酸三钙对U(Ⅵ)的吸附性能与机理,以碳酸钙和磷酸氢二铵为原料,采用固相法合成磷酸三钙粉末,并利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶转换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积分析仪(BET)对其理化特性进行表征。研究pH、固液比、吸附时间、U(Ⅵ)初始浓度、吸附温度等因素对磷酸三钙去除U(Ⅵ)性能的影响。采用动力学吸附、等温吸附、热力学吸附等模型及XRD、FTIR、X射线光电子能谱(XPS)、SEM、能谱仪(EDS)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)等表征手段揭示磷酸三钙去除U(Ⅵ)的机理。结果表明:在pH=3.0、固液比0.1 g/L、吸附时间60 min、U(Ⅵ)初始质量浓度120 mg/L、吸附温度308 K的条件下,磷酸三钙对U(Ⅵ)的平衡吸附容量达到999.25 mg/g。该吸附过程符合准二级动力学模型(化学吸附)和Langmuir模型(单层吸附),且为自发吸热过程。磷酸三钙对U(Ⅵ)的去除机理为溶解和沉淀过程:在酸性水溶液中,磷酸三钙溶解出的Ca^(2+)和PO^(3-)_(4)与UO_(2)^(2+)发生沉淀反应,在磷酸三钙表面生成准钙铀云母(Ca(UO_(2))_(2)(PO_(4))_(2)·6H 2O)。以上结果表明:磷酸三钙可作为一种有应用前景的用于处理含U(Ⅵ)废水的吸附材料。

改性纳米钐/铋/乙烯基酯辐射屏蔽复合材料的制备及性能验证

面对现代辐射防护提出的轻量化和无铅化要求,聚合物基屏蔽材料愈发受到重视。将改性后的纳米氧化钐(nanoSm_(2)O_(3))和纳米氧化铋(nanoBi_(2)O_(3))作为屏蔽填料,通过原位聚合法制备了改性纳米钐/铋/乙烯基酯辐射屏蔽复合材料(M-nanoSm_(2)O_(3)/M-nanoBi_(2)O_(3)/vinyl ester,SBV)。采用红外光谱和X射线衍射对改性前后的纳米填料进行了表征,通过热重分析、力学性能测试、断面扫描及伽马射线和热中子屏蔽性能测试研究了填料含量对复合材料性能的影响。结果表明,添加改性纳米填料能够显著增强复合材料的热稳定性能和屏蔽性能,但过量添加会严重破坏复合材料的力学性能。综合考虑,掺杂量为30%(质量分数)时,复合材料综合性能最佳,兼并无铅、低比重和高屏蔽性能的特点,可应用于混合辐射场中的屏蔽材料。

有机改性膨润土对TATB炸药废水的吸附研究

以Gemini表面活性剂双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)对天然钠基膨润土进行改性,研究不同剂量的改性剂对膨润土结构和吸附性能的影响。使用了X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和比表面积及孔隙度分析仪对改性后的天然钠基膨润土进行结构表征。研究结果表明:DDAB成功插入了膨润土层间,有机膨润土层间距显著增大,比表面积和孔体积减小;膨润土层间距随着改性剂的用量增加而增大,且DDAB在膨润土层间表现出多种堆积排列方式;当25℃,投入量为5.5 g/L,反应时间为90 min时,UV_(360)和UV_(254)的去除率分别达到94.7%和33.26%。研究表明,DDAB改性膨润土是一种有潜力的TATB炸药废水预处理剂。

柱撑粘土对钚吸附的研究

通过小角度中子和X射线散射对柱撑膨润土的结构和表面进行检验。小角度中子散射还提供了经NH_3-H_2O蒸汽亲水性处理的柱撑粘土孔隙系统渗水情况的信息。在近中性pH条件下,相比于天然膨润土,亲水性柱撑粘土表现出二至三倍的Pu吸附能力,这与在干燥条件下以氮吸附计量所得的外基面区域的增加相一致。

超顺磁性γ-Fe_2O_3纳米线的制备

通过硬质氧化法制备了孔径为150 nm,孔间距为230 nm的氧化铝模板。采用共沉淀法合成了具有超顺磁性的γ-Fe_2O_3纳米颗粒,其平均直径为8 nm。通过自下而上的组装工艺,将聚丙烯酸改性后带负电荷的γ-Fe_2O_3纳米颗粒和带正电荷的阳离子聚电解质聚合物在氧化铝模板的孔洞中组装成γ-Fe_2O_3纳米线阵列,并用SEM观察其形貌。采用振动样品磁强计(VSM)测得所制备的纳米线阵列的剩磁和矫顽力接近于零,说明该纳米线阵列具有超顺磁性。

氟磷灰石对酸性水溶液中铀(VI)的去除研究

随着全球核能的开发利用,铀已成为土壤、地表水和地下水的常见污染物,从含铀废水中去除铀(VI)已成为迫切需要。本工作以氟化钙、焦磷酸钙、氢氧化钙为反应原料合成氟磷灰石,系统研究了其对铀(VI)的去除性能并采用不同测试手段对吸附铀(VI)前后的氟磷灰石进行表征,揭示了其相关去除机理。结果表明:在温度为308 K, pH=3,固液比为0.12g/L,平衡时间为120min,初始铀浓度为100mg/L的条件下,氟磷灰石对铀(VI)的吸附容量可达655.17 mg/g,其吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型,且为自发和吸热过程。氟磷灰石对铀(VI)的去除机理为表面矿化,吸附铀(VI)的氟磷灰石表面产生了新相准钙铀云母[Ca(UO;);(PO;);·6H;O],准钙铀云母在pH≥3水溶液中能保持较高稳定性。因此,氟磷灰石可以作为一种有前景的矿化剂,用于含铀废水的净化和固体化处理。

γ-Fe_(2)O_(3)超顺磁纳米颗粒/壳聚糖复合胶体的制备、表征及其对Pb(Ⅱ)的吸附研究

超顺磁纳米材料因其具有较好的吸附性能、良好的生物相容性和易固液分离等优点而在重金属的去除研究中备受关注。将壳聚糖与由共沉淀法制备的γ-Fe_(2)O_(3)超顺磁纳米颗粒复合制备γ-Fe_(2)O_(3)超顺磁纳米颗粒/壳聚糖复合胶体体系,利用动态光散射与小角X射线散射技术对胶体粒径及结构进行原位表征,并考察该胶体体系对Pb(Ⅱ)的吸附性能。结果表明:γ-Fe_(2)O_(3)超顺磁纳米颗粒多分散系数较小,与壳聚糖复合后呈软团聚的胶体结构;该胶体体系对Pb(Ⅱ)的吸附动力学符合准二级吸附动力学模型,动力学拟合最大吸附容量为42.9 mg/g,说明该胶体体系对Pb(Ⅱ)具有优异的吸附性能且以化学吸附为主。该胶体体系可为Pb(Ⅱ)污染的水体治理提供实验和技术参考。

空气气氛下氟磷灰石的低温可控合成及固化模拟核素性能

以CaF2、Ca2P2O7和Ca(OH)2为反应原料,在空气气氛和低温条件下实现了氟磷灰石的可控合成。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和激光拉曼光谱(Raman)、场发射扫描电镜(FESEM)等手段对氟磷灰石的晶相组成、磷酸根基团和显微结构等进行测试表征。结果表明:当反应原料在原化学计量摩尔比的基础上额外添加5 wt%的氟化钙时,采用二次煅烧工艺,能够在空气气氛900℃保温4 h合成氟磷灰石,所合成的氟磷灰石样品仅含有吸附水和磷酸根基团,钙、磷、氧和氟等元素都均匀地分布在氟磷灰石中。掺钕氟磷灰石样品在浸出液中42 d的钕元素归一化浸出率低至1.37×10-5 g·m-2·d-1,表明氟磷灰石具有优良的固化模拟核素钕的性能。

高稳定性水基γ-Fe_2O_3超顺磁纳米颗粒制备及其表面改性研究

采用共沉淀法,以氯化铁(FeCl_3·6H_2O)和氯化亚铁(FeCl_2·4H_2O)为原料,以氨水为沉淀剂制备出尺寸为10 nm左右,粒径分布均一的γ-Fe_2O_3超顺磁颗粒.同时采用不同相对分子质量聚丙烯酸对该颗粒进行表面包覆改性.利用X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、透射电子显微镜(TEM)以及动态光散射技术(DLS)对产物的晶体结构、磁性能及形貌等进行表征,并利用DLS研究了纳米颗粒在盐溶液及细胞培养液中的尺寸变化.结果表明,包覆后纳米颗粒表面具有的有机表层不仅提供了游离的羧基生物官能团,并且进一步优化增强了颗粒在水基胶体环境中的稳定性,其在较高浓度盐溶液及细胞培养液中均保持超长时间的独立稳定,是优良的生物医药功能材料前体.