CN114653348A - 一种基于液气液滴反应器制备功能性多孔水凝胶的方法 - Google Patents

一种基于液气液滴反应器制备功能性多孔水凝胶的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于吸附分离功能材料技术领域，公开了一种基于液气液滴反应器制备功能性多孔水凝胶的方法；步骤为：首先制备聚偕胺肟和甲基丙烯酰明胶功能单元，然后将聚偕胺肟和甲基丙烯酰明胶加入NaOH溶液中，待完全溶解后加入光引发剂2‑羟基‑2‑甲基苯丙酮，涡旋分散均匀后经高速搅拌制备水包气型液气液滴反应器，经紫外光引发聚合后制备偕胺肟功能性的多孔水凝胶基吸附剂GMPAO；本发明通过聚偕胺肟功能单元的直接使用简化了吸附剂的制备过程，并为水溶液中六价铀的选择性提取提供了大量的结合位点；液气液滴反应器的使用为多孔结构的可控制备提供了一种有效的方法，利用水凝胶的吸水性与多孔结构相结合更加快了吸附剂的传质动力学。

Description

一种基于液气液滴反应器制备功能性多孔水凝胶的方法
技术领域
本发明属于吸附分离功能材料制备技术领域，具体涉及一种水包气型液气液滴反应器制备偕胺肟功能性多孔水凝胶吸附剂的方法。
背景技术
核能是解决全球能源问题的一种众所周知的方法，可在低温室气体排放下提供高能量密度。铀是核燃料的关键元素，因此铀的开采和回收对核能的利用至关重要。目前已探明的陆地上的铀储量大约760万吨，海水中的铀含量是其数百倍，大约有45亿吨，可用于供应核能数千年。此外，陆地上的铀资源分布不均，开发难度较大，因此开发从海水中提取铀的技术将有效缓解能源紧张的问题。此外，由于用于回收陆基铀资源的采矿过程往往会造成二次污染，严重危害人体健康。因此，开发从海水中高效提取铀的方法对环境和公共健康以及铀资源的再利用至关重要。已探明的用于海水中铀提取的方法有很多，其中离子交换法是最广泛使用的去除铀的方法。然而离子交换树脂不可避免的具有选择性差、吸附能力低、铀酰离子吸附不完全以及废离子交换树脂的处理有问题等缺点。包括反渗透和纳滤在内的膜方法也已被用于去除铀，该方法虽然有效，但是价格昂贵，而且大多数膜不可重复使用。作为一种成熟的技术，具有吸附效率高、制备成本低、二次污染的产生量低且操作简单等优点的吸附法已被广泛用于从海水中提取铀。尽管海水中的铀含量很大，但是铀的浓度仅为～3ppb(3μg L-1)。从高盐度背景海水中提取铀极具挑战性。为了有效地从海水中提取U(VI)，迫切需要开发一种环境友好，选择性佳的高效吸附剂。
用于离子提取的吸附剂类型有多种，其中多孔水凝胶基吸附剂因其吸附动力学快，制备过程简单，便于回收和重复使用，承载能力强而广受关注。液气液滴反应器是制备多孔水凝胶吸附剂的有效方法之一。偕胺肟基团由于其特有的空间构型，与U(VI)的尺寸匹配，通过配位作用可以实现对U(VI)的选择性吸附效果。基于此可以通过在材料中引入偕胺肟基团来赋予其选择性吸附U(VI)的能力。
传统方法制备的水凝胶往往不具备多孔结构，或需要通过牺牲机械强度来制备多孔结构，而且多孔结构不能可控调节，在吸附分离领域应用时往往存在吸附速率慢、吸附剂重复利用性差、大量功能位点由于位于聚合物内部无法发挥作用而减弱吸附性能等问题。为了避免以上不足，有必要研究一种新材料，应用于选择性提铀。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于克服现有多孔水凝胶制备时多孔结构与机械性能不能平衡、结构不易可控调节等问题，提供一种基于水包气型液气液滴反应器制备偕胺肟基多孔水凝胶的方法。以偕胺肟基团为选择性配体，以甲基丙烯酰明胶为聚合基体和表面活性剂，制备了一种偕胺肟功能性的多孔水凝胶基吸附剂(GMPAO)。
为达到上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
(1)聚丙烯偕胺肟的制备；
将一定量NH2OH·HCl添加到一定温度T1、一定体积的N,N-亚甲基甲酰胺中，水浴加热反应一段时间t1后在剧烈搅拌下加入一定量的Na2CO3和NaOH，然后将形成的混合溶液在一定转速的机械搅拌下反应一段时间t2；再加入一定量的聚丙烯腈(PAN)，待完全溶解后升温至一定温度T2继续反应一段时间t3；再次补充一定量的Na2CO3和NaOH，继续反应一段时间t4后，在一定转速下离心收集上清液，直至没有沉淀产生为止，将上清液滴入纯水中收集产生的絮状物，冷冻干燥即得聚丙烯偕胺肟产品(PAO)；
(2)甲基丙烯酰明胶的制备；
将一定量的明胶(Gelatin)加入一定体积、浓度和pH的磷酸缓冲溶液中，搅拌下升高至一定温度，反应一段时间t1至明胶完全溶解后加入一定量的甲基丙烯酸酐，继续反应一段时间t2后通过一定浓度和pH的磷酸缓冲溶液稀释反应体系来终止反应，于纯水中进行透析一段时间，每天换水几次来去除未完全反应掉的单体，冷冻干燥后即得产物甲基丙烯酰明胶(GelMA)；
(3)多孔水凝胶基吸附剂(GMPAO)的制备：
将步骤(1)制备的PAO，步骤(2)制备的GelMA和一定量的引发剂2-羟基-2-甲基苯丙酮溶解在一定浓度的NaOH溶液中得到混合溶液，将混合溶液在一定转速下搅拌均质一段时间；然后在一定波长的紫外光照下引发聚合一段时间后即得偕胺肟功能性的多孔水凝胶基吸附剂(GMPAO)。
优选的，步骤(1)中，所述NH2OH·HCl，N,N-亚甲基甲酰胺，Na2CO3，NaOH和聚丙烯腈的用量比为50-70mmol：35-55mL：35-45mmol：20-40mmol：50-70mmol，反应温度T1为30-50℃，反应温度T2为60-85℃，反应时间t1为20-60min，反应时间t2为 2.0-4.0h，反应时间t3为12-36h，反应时间t4为12-36h，机械搅拌转速为600-1200rpm高速离心转速为10000-15000rpm。
优选的，步骤(2)中，明胶、磷酸缓冲溶液和甲基丙烯酸酐的用量比为4.0-6.0g：40-60 mL：8.0-12mL，其中，磷酸缓冲溶液的浓度为1.0-3.0mol·L-1，pH为7.0-8.0；反应温度为40-60℃，反应时间t1为20-40min，反应时间t2为2.0-4.0h，透析时间为5-7天，每天换水次数为2-4次。
优选的，步骤(3)中，所述PAO，GelMA和2-羟基-2-甲基苯丙酮的用量比为10-30mg:100-300mg：5.0-15μL，其中，混合溶液中，PAO的浓度为10-30mg·mL-1。
优选的，步骤(3)中，所述NaOH溶液的浓度为0.1-0.2mol·L-1。
优选的，步骤(3)中，所述转速为12000-18000rpm。
优选的，步骤(3)中，所述紫外波长为360-400nm，功率为10-20W。
优选的，步骤(3)中，所述聚合时间为10-60min。
本发明的有益效果：
(1)本发明选择聚丙烯偕胺肟为U(VI)的选择性功能单元，以多孔的水凝胶为基底，利用液气液滴反应器制备了偕胺肟功能性的多孔吸附剂(GMPAO)，实现了对U(VI)的特异性吸附。
(2)本发明通过液气液滴反应器制备了富含偕胺肟基团的多孔水凝胶，提高了传质动力学，聚偕胺肟单元的使用简化了吸附剂的制备流程，同时增强了吸附剂的吸附容量；甲基丙烯酰明胶不仅做为聚合物基底材料，还做为表面活性剂用于稳定液气界面，避免了其他表面活性剂的使用；通过pH对GM和GMPAO影响实验结果可以看出，在不同 pH条件下GMPAO均比GM对U(VI)有更高的吸附量。
附图说明
图1中a为实施例1中PAN和PAO的红外谱图；b和c分别为PAN和PAO的水接触角。
图2中a为实施例1中的Gelation和GelMA的核磁共振氢谱图，b和c分别为Gelation和GelMA的水接触角。
图3中a-c为实施例1制备得到的乳液在静置5.0min、30min和60min后的照片图，d为所制备乳液的光学显微镜图，e为所制备GMPAO水凝胶的SEM图。
图4中a为实施例1中制备得到的GM和GMPAO水凝胶的红外谱图，b为实施例 1中制备得到的GM和GMPAO水凝胶的XPS谱图；c为实施例1中制备得到的GM水凝胶的N1s高分辨谱图；d为实施例1中制备得到的GM水凝胶的O1s高分辨谱图；e 为实施例1中制备得到的GMPAO水凝胶的N1s高分辨谱图；f为实施例1中制备得到的GMPAO水凝胶的O1s高分辨谱图；
图5为pH值对实施例1中制备得到的GM和GMPAO水凝胶对铀酰根离子吸附容量的影响。
图6为实施例1中制备得到的GMPAO水凝胶对铀酰根离子的吸附动力学及其模型拟合曲线。
图7为温度对实施例1中制备得到的GMPAO水凝胶对铀酰根离子的吸附平衡的影响及其模型拟合曲线。
图8为实施例1中制备得到的GM和GMPAO水凝胶吸附剂的吸附选择性和吸附再生性。
具体实施方式
本发明具体实施方式中识别性能评价按照下述方法进行：利用静态吸附实验完成。将2.0mg的GM和GMPAO在pH 4.0-9.0范围内对U(VI)的吸附容量进行测试，吸附后 U(VI)的含量用电感耦合等离子体发射光谱仪测定，并根据结果确定最佳吸附pH；其次研究了吸附时间对GMPAO吸附容量的影响，分别用Pseudo first-order模型、Pseudo second-order模型、Elovich模型、External diffusion模型和Intraparticle diffusion模型等对数据进行了拟合计算与分析；为研究GMPAO的最大吸附容量，我们在U(VI)浓度为 10-60ppm范围内进行了吸附平衡试验，采用Langmuir模型、Freundlich模型、D-R模型和Temkin模型对吸附数据进行了拟合，根据结果计算吸附容量；并选择其他几种与铀酰根离子有相同结构的物质作为竞争吸附物，参与研究GMPAO的选择性吸附性能；最后对其吸附再生性能进行了测试。
下面结合具体实施实例对本发明做进一步说明。
实施例1：
(1)聚丙烯偕胺肟的制备；
在烧瓶中，将60mmol NH2OH·HCl添加到45mL 45℃的N,N-亚甲基甲酰胺中，水浴加热反应30min后在剧烈搅拌下加入27mmol Na2CO3和18mmol NaOH，然后将形成的混合溶液在1000rpm机械搅拌下反应3.0h；再加入60mmol的PAN，待完全溶解后升温65℃继续反应24h；再次补充13.5mmol的Na2CO3和9.0mmol的NaOH，继续反应24h后，在13000rpm转速下离心收集上清液，直至没有沉淀产生为止，将上清液滴入纯水中收集产生的絮状物，冷冻干燥即得聚丙烯偕胺肟产品(PAO)；
(2)甲基丙烯酰明胶的制备；
将5.0g的Gelatin加入50mL、2.0M、pH 7.4的磷酸缓冲溶液中，搅拌下升温至50℃，反应30min至明胶完全溶解后加入10mL的甲基丙烯酸酐，继续反应3.0h后分四次加入200mL、2.0M、pH 7.4的磷酸缓冲溶液稀释反应体系来终止反应，于纯水中进行透析7 天，每天换三次水用于去除未完全反应掉的单体，冷冻干燥后即得产物甲基丙烯酰明胶(GelMA)；
(3)多孔水凝胶基吸附剂(GMPAO)的制备：
将30mg步骤(1)制备的PAO，300mg步骤(2)制备的GelMA和15μL引发剂2-羟基-2-甲基苯丙酮溶解在1.0mL 0.15mol·L-1的NaOH溶液中得到混合溶液，将混合溶液在16000rpm转速下均质60s；然后在波长385nm，功率15W的紫外光照下引发聚合30min 后即得偕胺肟功能性的多孔水凝胶基吸附剂(GMPAO)。
利用与步骤(3)相同的方法，区别是不加PAO，获得另一种无偕胺肟功能性的多孔水凝胶基吸附剂(GM)。
如图1所示为a为实施例1中PAN和PAO的红外谱图，与PAN的红外吸收光谱对比可以发现PAO的红外谱图中C≡N的吸收峰消失了，新增了C＝N和N-O的吸收峰，表明PAN完全转化为PAO；b和c分别为PAN和PAO的水接触角，从其变化也可以说明PAN与PAO之间的转化。
图2所示a为实施例1中制备的Gelation和GelMA的核磁共振氢谱图，与Gelation的核磁共振氢谱图相比，GelMA的核磁共振氢谱图2.8ppm处峰的消失表明Gelation 与甲基丙烯酸酐的完全反应，5.5ppm和1.9ppm处新峰的出现为甲基丙烯酰胺质子吸收峰；b和c分别为Gelation和GelMA的水接触角，可以发现加急丙烯酰化之后会更加疏水，综合结果表明GelMA的成功制备。
从图3中我们可以发现，该条件下制备的乳液能够稳定存在，且制备的聚合物为开孔的多孔聚合物。
图4a为GM和GMPAO水凝胶的红外谱图，由于具有类似的结构而无较大区别，只是GMPAO在900cm-1处增加了N-O的吸收峰。XPS谱图如图4中b图所示，它在 284.83、399.03和535.88eV处显示三个强峰，分别对应于C1s，N 1s和O1s核心能级；图c显示了GM N 1s高分辨谱图，从中我们可以发现C1s高分辨谱图可以被拆分成C-N 和N-H相对应的两个峰，图4d为其O1s高分辨谱图，可拆分成两个特征峰O-H和C＝O；图e为GMPAO的N1s高分辨谱图，可拆分为三个特征吸收峰，这三个峰分别归因于 C-N，C(NH2)＝N-OH和N-H，图4f为其O1s高分辨谱图，可拆分为三个特征吸收峰，这三个峰分别归因于O-H,C＝O和C(NH2)＝N-OH。
实施例2：
(1)聚丙烯偕胺肟的制备；
在烧瓶中，将50mmol NH2OH·HCl添加到35mL 30℃的N,N-亚甲基甲酰胺中，水浴加热反应20min后在剧烈搅拌下加入20mmol Na2CO3和10mmol NaOH，然后将形成的混合溶液在800rpm机械搅拌下反应2.0h；再加入50mmol的PAN，待完全溶解后升温60℃继续反应12h；再次补充15mmol的Na2CO3和10mmol的NaOH，继续反应12h后，在10000rpm转速下离心收集上清液，直至没有沉淀产生为止，将上清液滴入纯水中收集产生的絮状物，冷冻干燥即得聚丙烯偕胺肟产品(PAO)；
(2)甲基丙烯酰明胶的制备；
将4.0g的Gelatin加入40mL、1.0M、pH 7.0的磷酸缓冲溶液中，搅拌下升温至40℃，反应20min至明胶完全溶解后加入8.0mL的甲基丙烯酸酐，继续反应2.0h后分四次加入200mL、1.0M、pH 7.0的磷酸缓冲溶液稀释反应体系来终止反应，于纯水中进行透析5 天，每天换两次水用于去除未完全反应掉的单体，冷冻干燥后即得产物甲基丙烯酰明胶(GelMA)；
(3)多孔水凝胶基吸附剂(GMPAO)的制备：
将10mg步骤(1)制备的PAO，100mg步骤(2)制备的GelMA和5.0μL引发剂2-羟基-2-甲基苯丙酮溶解在1.0mL 0.1mol·L-1的NaOH溶液中得到混合溶液，将混合溶液在12000rpm转速下均质30s；然后在波长385nm，功率10W的紫外光照下引发聚合10min后即得偕胺肟功能性的多孔水凝胶基吸附剂(GMPAO)。
利用与步骤(3)相同的方法，区别是不加PAO，获得另一种无偕胺肟功能性的多孔水凝胶基吸附剂(GM)。
实施例3：
(1)聚丙烯偕胺肟的制备；
在烧瓶中，将70mmol NH2OH·HCl添加到55mL 55℃的N,N-亚甲基甲酰胺中，水浴加热反应40min后在剧烈搅拌下加入30mmol Na2CO3和25mmol NaOH，然后将形成的混合溶液在1200rpm机械搅拌下反应4.0h；再加入70mmol的PAN，待完全溶解后升温85℃继续反应36h；再次补充15mmol的Na2CO3和15mmol的NaOH，继续反应36h后，在15000rpm转速下离心收集上清液，直至没有沉淀产生为止，将上清液滴入纯水中收集产生的絮状物，冷冻干燥即得聚丙烯偕胺肟产品(PAO)；
(2)甲基丙烯酰明胶的制备；
将6.0g的Gelatin加入60mL、3.0M、pH 8.0的磷酸缓冲溶液中，搅拌下升温至60℃，反应40min至明胶完全溶解后加入12mL的甲基丙烯酸酐，继续反应4.0h后分四次加入200mL、3.0M、pH 8.0的磷酸缓冲溶液稀释反应体系来终止反应，于纯水中进行透析9 天，每4.0h换一次水用于去除未完全反应掉的单体，冷冻干燥后即得产物甲基丙烯酰明胶(GelMA)；
(3)多孔水凝胶基吸附剂(GMPAO)的制备：
将20mg步骤(1)制备的PAO，200mg步骤(2)制备的GelMA和10μL引发剂2-羟基-2-甲基苯丙酮溶解在1.0mL 0.2mol·L-1的NaOH溶液中得到混合溶液，将混合溶液在18000rpm转速下均质90s；然后在波长400nm，功率20W的紫外光照下引发聚合60min后即得偕胺肟功能性的多孔水凝胶基吸附剂(GMPAO)。
利用与步骤(3)相同的方法，区别是不加PAO，获得另一种无偕胺肟功能性的多孔水凝胶基吸附剂(GM)。
性能测试：
环境pH值对金属离子吸附行为有巨大影响；因此研究了GM和GMPAO在pH 4.0-9.0范围内对U(VI)的吸附容量的影响。如图5所示，在pH值不高于5.0时GM和 GMPAO的吸附容量均随着pH的增大呈现逐渐上升趋势，在pH值高于5.0后其吸附容量随着pH值的升高而降低，且GMPAO的吸附容量在任何pH条件下均高于GM的吸附容量。pH为5时，GMPAO的吸附容量为8.03mg·g-1。
GMPAO对不同浓度U(VI)的吸附动力学如图6所示。由图可见，GMPAO的吸附容量在最初的40min内快速增加，在60min内达到最大吸附容量150.84mg·g-1，并分别用Pseudofirst-order模型、Pseudo second-order模型、Elovich模型、External diffusion模型和Intraparticle diffusion模型等对数据进行了拟合计算与分析。
为研究GMPAO的最大吸附容量，我们在U(VI)浓度为10-60mg·L-1范围内进行了吸附平衡试验，采用angmuir模型、Freundlich模型、D-R模型和Temkin模型对吸附数据进行了拟合，并探索了温度对吸附容量的影响。如图7所示，在测试温度范围内，吸附容量随着温度的升高而增加，在298K最大吸附容量达353.5mg·g-1，在303K最大吸附容量达491.2mg·g-1，在298K最大吸附容量达624mg·g-1。
干扰离子与偕胺肟基团的结合可能对GMPAO吸附U(VI)的吸附容量有巨大影响，而VO3-因与U(VI)具有相似的结构而影响较大，首先探索了不同浓度VO3-对GMPAO 吸附U(VI)的干扰，结构如图8a所示。其次我们选取VO3-，Co2+，Ni+，Zn2+，Pb2+，Ca2+，Mg2+，K+和Na+作为U(VI)的竞争离子，研究了吸附剂在VO3-，Co2+，Ni+，Zn2+， Pb2+，Ca2+，Mg2+，K+，Na+和U(VI)的混合溶液中的吸附行为。如图8b所示，在众多的干扰离子存在下，GMPAO对U(VI)仍具有最高的吸附容量32.98mg·g-1，，远大于 VO3-，Co2+，Ni+，Cu2+，Zn2+，Pb2+等低浓度金属离子相应的吸附容量。
吸附再生性是评估吸附剂循环使用过程中稳定性的重要指标，因此，我们通过5次连续的吸附-解吸附循环实验测试了GMPAO的吸附再生性能。如图8c所示，GMPAO 在5次吸附-解吸附循环实验后，仍具有较高的吸附容量102.3mg·g-1，表明其具有较好的吸附再生性能，且循环使用过程中能保持对U(VI)良好的吸附能力。
说明：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种基于液气液滴反应器制备功能性多孔水凝胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备聚丙烯偕胺肟PAO，备用；
(2)制备甲基丙烯酰明胶GelMA，备用；
(3)多孔水凝胶基吸附剂GMPAO的制备：
将步骤(1)制备的PAO，步骤(2)制备的GelMA和一定量的引发剂2-羟基-2-甲基苯丙酮溶解在一定浓度的NaOH溶液中得到混合溶液，将混合溶液在一定转速下搅拌均质一段时间；然后在一定波长的紫外光照下引发聚合一段时间后，即得偕胺肟功能性的多孔水凝胶基吸附剂GMPAO。
2.根据权利要求1所述的一种基于液气液滴反应器制备功能性多孔水凝胶的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述PAO，GelMA和2-羟基-2-甲基苯丙酮的用量比为10-30mg:100-300mg：5.0-15μL，其中，混合溶液中，PAO的浓度为10-30mg·mL-1。
3.根据权利要求1所述的一种基于液气液滴反应器制备功能性多孔水凝胶的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述NaOH溶液的浓度为0.1-0.2mol·L-1。
4.根据权利要求1所述的一种基于液气液滴反应器制备功能性多孔水凝胶的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述转速为12000-18000rpm。
5.根据权利要求1所述的一种基于液气液滴反应器制备功能性多孔水凝胶的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述紫外波长为360-400nm，功率为10-20W。
6.根据权利要求1所述的一种基于液气液滴反应器制备功能性多孔水凝胶的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述聚合时间为10-60min。
7.根据权利要求1-6任意一项所述方法制备的偕胺肟功能性多孔水凝胶吸附剂用于溶液中六价铀的选择性吸附与分离。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60210532A (ja) * 1984-04-05 1985-10-23 Agency Of Ind Science & Technol ウラン含有溶液からのウランの採取方法
DE4016543A1 (de) * 1990-05-18 1991-12-05 Cuba Acad Ciencias Neue acrylamidoxim-acrylhydroxamsaeure-copolymere, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung
CN109847724A (zh) * 2019-02-01 2019-06-07 海南大学 一种用于海水提铀的半互穿网络水凝胶薄膜材料及制备方法
CN110508249A (zh) * 2019-08-28 2019-11-29 西南科技大学 偕胺肟改性二氧化硅纳米微球复合材料及其制备方法
CN110961085A (zh) * 2019-11-11 2020-04-07 江苏大学 一种利用co2为乳液模板制备偕胺肟功能化中空多孔聚合物微球的方法
CN111530386A (zh) * 2020-05-07 2020-08-14 海南大学 一种用于海水提铀的抗菌性偕胺肟气凝胶的制备方法
CN112516975A (zh) * 2020-12-02 2021-03-19 海南大学 一种海水提铀用抗生物污损型水凝胶薄膜材料及其制备方法
CN113617341A (zh) * 2021-08-23 2021-11-09 海南大学 一种以光热促进海水提铀的双交联水凝胶吸附剂及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60210532A (ja) * 1984-04-05 1985-10-23 Agency Of Ind Science & Technol ウラン含有溶液からのウランの採取方法
DE4016543A1 (de) * 1990-05-18 1991-12-05 Cuba Acad Ciencias Neue acrylamidoxim-acrylhydroxamsaeure-copolymere, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung
CN109847724A (zh) * 2019-02-01 2019-06-07 海南大学 一种用于海水提铀的半互穿网络水凝胶薄膜材料及制备方法
CN110508249A (zh) * 2019-08-28 2019-11-29 西南科技大学 偕胺肟改性二氧化硅纳米微球复合材料及其制备方法
CN110961085A (zh) * 2019-11-11 2020-04-07 江苏大学 一种利用co2为乳液模板制备偕胺肟功能化中空多孔聚合物微球的方法
CN111530386A (zh) * 2020-05-07 2020-08-14 海南大学 一种用于海水提铀的抗菌性偕胺肟气凝胶的制备方法
CN112516975A (zh) * 2020-12-02 2021-03-19 海南大学 一种海水提铀用抗生物污损型水凝胶薄膜材料及其制备方法
CN113617341A (zh) * 2021-08-23 2021-11-09 海南大学 一种以光热促进海水提铀的双交联水凝胶吸附剂及其制备方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DIPANKAR DAS AND SAGAR PAL: "Modified biopolymer-dextrin based crosslinked hydrogels: application in controlled drug delivery", 《RSC ADVANCES》, vol. 5, pages 25014 *
HONG CHEN等: "Structural Coloration by Internal Reflection and Interference in Hydrogel Microbubbles and Their Precursors", 《ADV. OPTICAL MATER.》, vol. 9 *
NAN LI等: "High-Capacity Amidoxime-Functionalized β-CyclodextrinGraphene Aerogel for Selective Uranium Capture", 《ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY》, vol. 55, pages 9181 - 9188 *
吴琦 等: "偕胺肟纤维-钯（II）配合物的制备及其对Heck反应的催化性能研究", 《分子催化》, vol. 24, no. 3, pages 254 - 261 *
安鹏 等: "电子转移活化再生催化剂原子转移自由基聚合法制备吸附剂及其吸铀性能", 《同位素》, vol. 31, no. 2, pages 84 - 92 *

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