静电纺丝法制备海水提铀用纳米纤维吸附材料及其性能研究
静电纺丝纳米纤维材料的制备与性能分析
静电纺丝纳米纤维材料的制备与性能分析静电纺丝技术是一种制备超细纤维的方法，它能够制备出纳米级别的纤维材料，并具有很多优异的性能。
本文将探讨静电纺丝纳米纤维材料的制备方法以及其性能分析。
静电纺丝纳米纤维材料的制备方法主要包括溶液电纺和熔融电纺两种。
溶液电纺是将聚合物或溶液通过电纺设备喷射至接收器上，形成纳米纤维。
溶液中的聚合物会在高电场作用下形成一个带电液滴，然后逐渐凝固并拉伸成纤维。
熔融电纺则是将熔融的聚合物通过电纺设备喷射至接收器上，形成纳米纤维。
熔融电纺方法相比于溶液电纺方法更适用于高熔点聚合物的制备。
静电纺丝方法制备的纳米纤维具有直径细小、物理结构均匀等特点。
静电纺丝纳米纤维材料具有许多优异的性能。
首先，静电纺丝制备的纤维直径通常在几十纳米到几百纳米之间，这个尺度处于微观和宏观之间。
这种超细纤维的尺度使得其具有更好的比表面积和更好的透气性能，能够在过滤、分离、吸附等领域发挥重要作用。
其次，静电纺丝纳米纤维材料具有较好的力学性能。
由于纤维直径较小，阻力较低，可以承受更大的应变，因此具有较好的拉伸强度和弹性模量。
同时，纳米纤维的表面粗糙度较小，内部结构较紧密，具有较好的抗疲劳性能。
此外，静电纺丝纳米纤维材料还具有优异的化学和物理性能。
在化学性能方面，纳米纤维具有较高的化学惰性，对化学物质和强酸、强碱等有较好的抵抗能力。
在物理性能方面，纳米纤维具有较好的光学透明性、热稳定性和隔音性能。
静电纺丝纳米纤维材料的性能分析主要通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FTIR)和拉伸测试等方法进行。
SEM和TEM可以观察纳米纤维的形态和结构，包括纤维直径、形状和表面形貌等。
FTIR可以分析纳米纤维的化学成分和有机物官能团。
拉伸测试则可以测定纳米纤维的力学性能，如拉伸强度、断裂应变和弹性模量等。
综上所述，静电纺丝纳米纤维材料具有许多优异的性能，包括超细纤维直径、良好的力学性能和优异的化学与物理性能。
吸附法提铀及提铀吸附剂的种类和性能强化策略
第 36卷 第6期2023 年12月Vol.36 No.6Dec. 2023投稿网址： 石油化工高等学校学报JOURNAL OF PETROCHEMICAL UNIVERSITIES吸附法提铀及提铀吸附剂的种类和性能强化策略白雪1,2，潘建明2（1. 河南工业大学化学化工学院，河南郑州 450001； 2. 江苏大学化学化工学院，江苏镇江 212013）摘要： 控制化石能源的使用、促进可替代新能源和清洁能源的发展，符合资源开发与环境保护协同发展的主题。
核能作为一种能量密度高的绿色能源，其广泛应用可缓解我国的能源短缺问题。
已探明的海水中铀资源约为陆地铀矿的1 000倍，海水提铀是确保铀资源长期供应及核能可持续发展的潜在方法。
吸附法因吸附效率高、操作简单、成本低和绿色环保等优点成为海水中铀酰离子提取的有效方法之一，但面临诸多挑战，如海水中铀酰离子的浓度极低且以Ca2UO2(CO3)3或[UO2(CO3)3]4-的形式稳定存在、共存离子种类和数量较多等。
因此，制备高性能吸附剂是实现海水提铀的关键。
综述了海水提铀吸附剂的类型及其性能强化策略，以期设计海水提铀吸附剂提供帮助。
关键词： 海水提铀； 吸附法； 吸附剂的种类； 性能强化； 偕胺肟； 纳米纤维基吸附剂中图分类号：TQ028 文献标志码： A doi：10.12422/j.issn.1006‐396X.2023.06.003Uranium Extraction by Adsorption and the Types and PerformanceEnhancement Strategies for AdsorbentsBAI Xue1,2，PAN Jianming2（1. School of Chemistry and Chemical Engineering， Henan University of Technology， Zhengzhou Henan 450001， China；2. School of Chemistry and Chemical Engineering， Jiangsu University， Zhenjiang Jiangsu 212013， China）Abstract: Controlling the use of fossil fuels and promoting the development of alternative new and clean energy sources is consistent with the theme of synergistic development between resource development and environmental protection. As a green energy source with high energy density, nuclear energy can be widely applied to alleviate the energy shortage in our country. The proven uranium resource content in seawater is more than 1 000 times higher than that in uranium mines. Extracting uranium from seawater is a potential way to ensure the long‐term supply of uranium resource and the sustainable development of nuclear power. Adsorption has emerged as one of the effective methods for extracting uranium from seawater due to its advantages of high adsorption efficiency, simple operation, low cost, and environmentally friendly. However, the adsorption faces a number of challenges when extracting uranium from seawater, such as the extremely low concentrations of uranium in seawater and their stable existence in the form of Ca2UO2(CO3)3or [UO2(CO3)3]4-, as well as a large variety and quantity of coexisting ions. Therefore, the preparation of high‐performance adsorbents to achieve efficient and selective separation and enrichment of uranium in seawater is one of the important research topics in the field of environmental science. In this review, the types of adsorbents for uranium extraction from seawater and the performance enhancement strategies of their properties are briefly introduced, with the aim of helping researchers in this field design promising adsorbents for practical seawater uranium extraction.Keywords: Uranium extraction from seawater；Adsorption；Types of adsorbents；Performance Enhancement；Amidoximes；Nanofiber based absorbent随着我国“双碳”目标的确立，控制化石能源消耗，促进新能源和清洁能源的发展势在必行[1]。
纳米纤维材料的制备及性能分析
纳米纤维材料的制备及性能分析在当今科技飞速发展的时代，纳米技术的应用越来越广泛，纳米纤维材料作为其中的一个重要分支，因其独特的性能和广泛的应用前景而备受关注。
纳米纤维材料具有高比表面积、高孔隙率、良好的柔韧性和机械性能等优点，在生物医学、环境保护、能源存储与转化等领域展现出了巨大的潜力。
一、纳米纤维材料的制备方法（一）静电纺丝法静电纺丝是目前制备纳米纤维最常用的方法之一。
其基本原理是在高压电场的作用下，聚合物溶液或熔体形成射流，并在电场中拉伸和细化，最终沉积在接收装置上形成纳米纤维。
静电纺丝法具有操作简单、成本低、可制备多种材料的纳米纤维等优点。
通过调节溶液的性质（如浓度、黏度、导电性）、电场强度、喷射速度和接收距离等参数，可以控制纳米纤维的直径、形貌和结构。
（二）溶液吹纺法溶液吹纺法是将聚合物溶液通过高速气流拉伸成纳米纤维的方法。
与静电纺丝法相比，溶液吹纺法的生产效率更高，但纤维的直径分布相对较宽。
在溶液吹纺过程中，气流的速度、溶液的流量和浓度等因素对纤维的形成和性能有重要影响。
（三）模板合成法模板合成法是利用具有纳米级孔隙的模板来制备纳米纤维。
常见的模板有多孔氧化铝膜、聚合物膜等。
将前驱体溶液填充到模板的孔隙中，经过处理后去除模板，即可得到纳米纤维。
模板合成法可以精确控制纳米纤维的直径和长度，但制备过程相对复杂，成本较高。
（四）自组装法自组装法是依靠分子间的相互作用力（如氢键、范德华力等）使分子或纳米颗粒自发地组装成纳米纤维结构。
这种方法具有高度的可控性和选择性，但适用的材料范围相对较窄。
二、纳米纤维材料的性能（一）力学性能纳米纤维材料由于其纳米级的直径和高比表面积，通常具有较高的强度和模量。
同时，纳米纤维之间的相互作用也会影响材料的整体力学性能。
通过合理的设计和制备工艺，可以获得具有优异力学性能的纳米纤维复合材料。
（二）电学性能一些纳米纤维材料（如碳纳米纤维、金属纳米纤维）具有良好的导电性。
静电纺丝技术制备纳米纤维材料的性能优化研究
静电纺丝技术制备纳米纤维材料的性能优化研究随着科技的不断发展，纳米材料已经成为当今材料科学领域研究的热点之一。
纳米材料具有很强的物理、化学和生物学特性，这种特殊的性质使其在各个领域得到了广泛的应用，如医学、化学、材料和环境科学等。
在这些领域中，纳米纤维作为一种自组装的纳米材料已经引起了越来越多的关注。
纳米纤维具有高比表面积和可调节的孔径大小，广泛应用于分离、吸附、催化和储能等方面。
静电纺丝作为一种有效制备纳米纤维的技术，已成为纳米纤维制备的重要方法之一。
它可以通过将高分子溶液通过极化电场拉伸并完成聚合过程的方式，制备出具有纳米级细径和高比表面积的纳米纤维。
但是，纯形的静电纺丝制备出的纳米纤维材料性能并不理想。
因此，如何有效地优化静电纺丝制备纳米纤维材料的性能是一个迫切需要解决的问题。
1.静电纺丝技术静电纺丝技术作为一种制备纳米纤维材料的方法，已被证明在制备复杂目的纳米结构方面具有许多优点。
静电纺丝过程中，通过极化电场将高分子溶液拉伸，并在聚合和固化后获得具有纳米级直径的纳米纤维。
静电纺丝中高分子链的摆动和过渡状态也会影响纳米纤维的形态和组织结构。
通过调节静电场强度、溶液浓度、聚合速率和溶液的挥发性等因素，可以控制纳米纤维的形态及其物理、化学性质。
此外，发展多功能静电纺丝、连续静电纺丝、量产静电纺丝等技术，可进一步提高静电纺丝制备纳米纤维材料的效率和成品质量。
2.静电纺丝制备纳米纤维材料的性能缺陷然而，静电纺丝制备纳米纤维材料仍存在一些缺陷。
首先，纳米纤维材料的密度通常偏低，导致纳米纤维材料在使用时易发生层析结构失稳和聚块等情况。
其次，纳米纤维材料显得脆弱和容易断裂，可能会导致其不稳定性和机械性能的退化。
此外，静电纺丝所制备的纳米纤维材料表面通常具有较弱的亲水和亲油性，降低了其在材料和生物学等领域的应用。
3.改进静电纺丝技术以提高其制备纳米纤维材料的性能为了解决这些问题，需要改进静电纺丝技术以提高其制备纳米纤维材料的性能。
静电纺丝技术制备纳米纤维和超级吸附材料
静电纺丝技术制备纳米纤维和超级吸附材料随着科学技术的不断进步，静电纺丝技术作为一种制备纳米纤维和超级吸附材料的新兴技术，引起了广泛关注。
本文将从静电纺丝技术的基本原理、应用领域、纳米纤维制备及其在超级吸附材料的应用等方面进行探讨。
静电纺丝技术的基本原理静电纺丝技术是一种通过静电场将高分子溶液或熔融体拉伸成纳米级纤维的加工技术。
其基本原理是利用高电压静电场对液体喷射流进行加速、扩散和伸展，使得流体表面形成了一种薄膜，随着喷射流不断脱离电极，进一步拉伸形成了纤维。
其制备的纳米纤维具有高比表面积、高孔隙度、纳微尺寸、高比量等特点，适用于多种领域。
静电纺丝技术在漆、医药、服装等领域的应用静电纺丝技术的应用领域非常广泛。
在漆、医药、服装等领域中，其都有着广泛应用。
在漆领域中，静电纺丝技术制备的纳米纤维用作漆膜增强剂，可以改善漆膜的力学性能、耐划伤性能和撞击性能；在医药领域中，静电纺丝技术制备的纳米纤维材料可以用作药物载体、骨修复材料、生物医用材料等；在服装领域中，静电纺丝技术制备的聚合纤维，可以用于整理裙摆的褶皱和波浪，增加服装的美观性。
静电纺丝技术制备纳米纤维的方法静电纺丝技术制备纳米纤维有两种方法：溶液法和熔融法。
溶液法是指将高分子材料与有机溶剂混合，制成高分子溶液，通过静电纺丝技术制备纳米纤维；熔融法是将熔点低的高分子材料熔融成液态，通过静电纺丝技术制备纳米纤维。
在这两种方法中，溶液法的应用更为广泛，可制备出更加均匀的纳米纤维。
静电纺丝技术制备的超级吸附材料的应用除了在制备纳米纤维上的应用，静电纺丝技术在制备超级吸附材料方面也有着独特的优势。
超级吸附材料是指具有极高性能的吸附材料，广泛应用于水处理、空气净化等领域。
静电纺丝技术制备的超级吸附材料主要利用其高比表面积、高孔隙度等特点，可使其具有更高的吸附容量和效率。
其应用范围广泛，可应用于污染物的吸附、分离和储存等领域。
静电纺丝技术的未来发展随着科学技术的不断进步，静电纺丝技术在未来的发展前景非常广阔。
静电纺丝技术制备纳米纤维材料的研究与应用
静电纺丝技术制备纳米纤维材料的研究与应用随着时代的发展，人们对材料的需求越来越高，尤其是在医疗、环保、能源等领域，对功能性和高性能材料也越来越迫切。
近年来，纳米材料逐渐成为研究的热点，因其具有较大比表面积、强化效应等独特性质，应用前景广阔。
其中，纳米纤维材料具有超细直径、高比表面积等优点，被广泛研究和应用。
而静电纺丝技术作为一种简单、快速、低成本的纳米纤维制备方法，受到了广泛关注。
一、静电纺丝技术简介静电纺丝技术即电纺技术，是在高压下将高分子或其他材料转化为纳米级纤维的加工方法。
传统的制备方法往往需要高温高压、化学处理等复杂过程，而静电纺丝技术不需要外加能量，只需要在适当的实验条件下，通过高电场、溶剂挥发等过程即可制备纳米纤维。
其工艺简单、成本低、制备纳米级纤维材料等优点使得其成为制备纳米级纤维材料的首选方法。
二、静电纺丝技术的应用纳米纤维材料在生物医学、环境工程、能源存储等领域均有重要应用。
静电纺丝技术制备的纳米纤维材料低成本、制备简单、高效、可控性强、对材料的损伤小，逐渐成为研究的热点之一。
以下是静电纺丝技术在各个领域的应用举例。
1. 生物医学纳米纤维材料在生物医学领域具有广阔的应用前景。
静电纺丝技术可制备医用材料，如生物可降解聚合物、天然高分子等，进而制备出纳米级纤维膜、纳米级纤维丝等。
这些纳米级纤维具有较大的比表面积、较好的生物相容性，可应用于组织工程、药物传输、细胞培养等领域。
2. 环境工程静电纺丝技术可制备出纳米纤维复合材料，用于吸附、过滤、分离、气净化等领域。
例如，静电纺丝制备的聚丙烯腈纳米纤维膜具有良好的过滤性能，可用于有机气体过滤等领域；静电纺丝制备的聚合物纳米纤维复合材料具有良好的吸附性能，可应用于水处理、空气净化等领域。
3. 能源存储纳米纤维材料在能源存储领域也有广泛应用。
静电纺丝技术可制备出纳米纤维电极材料，如聚合物基锂离子电池、超级电容器等。
静电纺丝制备的纳米纤维电极材料具有高比表面积、较好的电化学性能和循环稳定性，可应用于新型能源存储设备。
海水提铀吸附材料规模化制备及工程示范研究
海水提铀吸附材料规模化制备及工程示范研究以海水提铀吸附材料规模化制备及工程示范研究为标题的文章：海水中的铀资源丰富，具有巨大的潜在价值。
然而，海水中铀的浓度极低，提取成本高昂，限制了其商业化应用。
海水提铀技术是一种可行的解决方案，而吸附材料是其中关键的研究领域之一。
海水提铀吸附材料是指能够从海水中选择性吸附铀离子的材料。
目前，广泛研究的吸附材料包括有机高分子材料、无机材料和混合材料等。
这些材料具有高吸附容量、选择性和循环使用性的特点，是实现海水提铀技术的关键。
在海水提铀吸附材料的规模化制备方面，研究人员通过改进材料合成方法和工艺参数，提高了材料的吸附性能和稳定性。
例如，一种基于聚酰胺纳米纤维的吸附材料被开发出来，其具有较高的吸附容量和较好的选择性，可以在海水中高效地吸附铀离子。
此外，还有研究人员利用镁铝层状双氢氧化物等无机材料制备了高效的吸附材料，展现了良好的应用前景。
为了实现海水提铀吸附材料的工程化应用，研究人员还进行了工程示范实验。
他们设计了一种流动吸附系统，通过循环流动的方式，实现了对海水中铀离子的高效吸附和再生。
在这个系统中，吸附材料被填充在固定床中，海水经过材料床层时，铀离子被吸附下来，经过一段时间后，吸附材料容器中的铀离子达到饱和，需要进行再生。
通过调整流速和再生条件，实现了吸附材料的高效再生和循环使用。
海水提铀吸附材料的规模化制备和工程示范研究的意义在于推动海水提铀技术的实际应用。
海水提铀技术可以为核能发展提供可持续的铀资源，减少对传统铀矿石的依赖，同时降低核能发展对环境的影响。
此外，海水提铀技术还可以促进海水淡化技术的发展，提高淡水资源的利用效率。
海水提铀吸附材料的规模化制备和工程示范研究是推动海水提铀技术商业化应用的重要一步。
通过不断改进吸附材料的制备方法和工艺参数，以及开展工程示范实验，我们可以更好地理解和应用海水提铀技术，为人类社会的可持续发展做出贡献。
静电纺丝纳米纤维制备技术及其应用研究
静电纺丝纳米纤维制备技术及其应用研究随着科学技术的快速发展和产业的不断创新，纳米材料的制备和应用逐渐成为了研究的焦点。
静电纺丝纳米纤维制备技术就是一种常见的制备纳米材料的技术。
本文将对静电纺丝纳米纤维制备技术及其应用研究进行探讨。
一、静电纺丝纳米纤维制备技术静电纺丝技术是利用电场将高分子液体喷出微米甚至纳米级别纤维的一种制备技术。
静电纺丝技术制备纳米纤维在多个领域得到了广泛应用，例如纺织、生物医学、环保等领域。
静电纺丝技术的原理是将高分子液体通过一个细小的孔洞喷射出来，这个过程中，高分子液体受到外界电场的作用，会形成纤维状的微米级别的细丝。
这些细丝经过后续的处理，就能够得到纳米级别的细丝。
静电纺丝技术制备的纳米纤维具有较大比表面积、高比强度、优异的力学性能、良好的电学性质及生物相容性等优点。
静电纺丝技术制备的纳米纤维可以根据不同的材料和应用领域调整其尺寸和形貌，液态中除了高分子溶液，还可以纯化的金属溶液、无机盐溶液、碳纳米管等物质。
二、静电纺丝纳米纤维的应用研究1、生物医学领域由于纳米纤维具有高比表面积等特性，因此在生物组织工程、体内药物释放、生物传感等领域得到广泛应用。
静电纺丝纳米纤维制备的支架具有具有高比表面积、良好的生物相容性、高度的空隙率和良好的可控性等特点。
这些特点使纳米纤维支架成为了生物组织工程领域的研究热点。
纳米纤维支架通过结构的调节、复合材料制备、表面修饰等方法，可以在生物组织中实现不同的生物学功能，如增强细胞的定向生长、促进纤维组织的生长等。
静电纺丝纳米纤维制备的载药纳米材料具有良好的生物相容性和药物的缓释性能。
这种材料可作为药物释放的载体，以实现更加精准的药物治疗。
纳米纤维在其表面修饰上引入不同的生物分子，如细胞识别和粘附分子，不仅能提高纳米纤维植入后的细胞组织相容性，还可以促进细胞的黏附和增殖等。
2、纺织领域静电纺丝技术制备的纳米纤维具有高比表面积、孔隙结构和微结构控制性能等特点，因此在纺织领域应用也得到了快速发展。
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静电纺丝法制备海水提铀用纳米纤维吸附材料及其性能研究
偕胺肟基对铀酰离子具有很强的络合能力及较高的选择性，是良好的铀酰离子吸附官能团，而通过偕胺肟基改性的高分子纤维吸附材料具有较高的吸附选择性、良好的机械性能、适宜自然海域现场吸附作业等优点，是目前海水提铀用吸附材料研究的热点。
降低纤维尺寸能够有效提高材料的比表面积进而提升材料的
吸附性能，因此本论文的研究重点在于制备纳米级纤维吸附材料以使其兼具纤维
材料良好的机械性能及纳米材料较大的比表面积。
本论文通过静电纺丝的方法制备新型海水提铀用偕胺肟基纳米纤维吸附材
料，并进一步构建了含二元配位体系的纳米纤维吸附材料。
主要研究了静电纺丝得到的纳米纤维吸附材料的机械性能，吸附性能及二元配位体系的铀酰离子协同吸附效应。
具体研究内容包括以下三个方面：利用静电纺丝-混溶法将聚丙烯腈（Polyacrylonitrile, PAN）的偕肟胺化产物——偕胺肟化聚丙烯腈（Polyamidoxime, PAO）与低分子量的交联剂——聚乙二醇二丙烯酸酯（Polyethylene glycol diacrylate, PGDA）的混合溶液纺丝成纳米尺度的纤维毡，再经辐射交联处理，得到具有一定力学强度的偕胺肟基纳米纤维吸附材料。
BET测试结果显示，该材料的比表面积远大于偕胺肟基改性的聚乙烯无纺布。
铀酰离子的吸附结果也表明，该材料的吸附性能明显大于偕胺肟基聚乙烯无纺布的吸附性能。
说明通过静电纺丝法制得纳米级纤维，可有效增大材料的比表面积，进而增强材料的吸附性能。
研究证明，低分子量的交联剂的引入能够增强PAO基材的机械性能，但效果有限。
而PAO的相容性较差，难以与其他高分子混溶，利用混溶-静电纺丝法制
备偕胺肟基吸附材料具有较大的局限性。
因此，本论文在此基础上，采用静电纺丝-平行混纺的方法，将力学性能好的聚偏氟乙烯（Polyvinylidene fluoride,PVDF）与PAO通过双针头平行纺丝，得到PVDF纤维与PAO纤维交错混织的复合纳米纤维毡，进一步提高了材料的机
械强度。
孔隙率测试结果显示，该方法所得的复合纤维毡孔隙率均大于50%，且随着PVDF的含量增大，材料的孔隙率明显增大。
相反的，PVDF的含量增大，使得材料的亲水性下降。
吸附测试的结果表明，在保证材料良好亲水性能的条件下，增大材料孔隙率能够有效提高偕胺肟基的利用率，而当材料的疏水性较差时，尽管孔隙率较大，偕胺肟基的吸附效率反而下降。
这说明，增大材料的孔隙率和亲水性是提高功能团利用效率的有效手段。
为进一步提高材料的铀酰离子吸附性能，本论文构建了含二元官能团的纳米纤维吸附材料。
通过辐射接枝-平行混纺的方法制备含有羧基/偕胺肟基，吡咯烷酮基/偕胺肟基的混纺纳米纤维吸附材料。
先用辐射接枝的方法在PVDF粉体上接枝聚丙烯酸（polyacrylic acid，PAAc）和聚乙烯吡咯烷酮（polyvinylpyrrolidone，PVP），再通过平行混纺法分别得到PVDF-g-PAAc与PAO及PVDF-g-PVP与PAO的复合纳米纤维毡。
吸附实验结果表明，相对于纯PAO纳米纤维毡，引入羧酸基和吡咯烷酮基后，材料吸附铀酰离子的能力分别增强了 2.1倍和2.4倍。
这说明，引入的第二功能基团（羧酸基和吡咯烷酮基）和偕胺肟基之间存在协同吸附增强效应。
本论文进一步评估了PVDF-g-PAAc/PAO复合纳米纤维毡在模拟海水中的吸
附性能。
在模拟海水吸附平台上，铀含量为 3.3ppb的模拟海水以一定的流速通过装填有该材料的吸附柱。
吸附30天后，材料的吸附容量为 2.86mgU g-1ads.。
该结果表明，这种含二元官能团的复合纳米纤维毡能够吸附极低浓度的铀酰离子，有望用于真实海水中的铀提取。