铬酸蚀刻改性回收LDPE共接枝氰尿酸胺基团用于海水提铀研究

《Scientific Reports》：Chromic acid-etched recycled low-density polyethylene functionalized with amidoxime groups for uranium extraction from seawater

　　

摘要

本研究以回收食品包装袋为原料制备的低密度聚乙烯（LDPE）薄膜，经铬酸蚀刻表面改性后，通过60 kGy的伽马射线辐射在丙烯腈（AN）与甲基丙烯酸（MAA）以60:40体积比进行原位共接枝，引入氰尿酸胺基团，用于海水提铀。研究了蚀刻时间（70 °C下0–30 min）对表面特性及功能化效率的影响。表面分析表明，蚀刻处理可提高材料的孔隙率和粗糙度，最佳蚀刻时间为5 min。该条件下获得最高接枝度（117.92%）和氰尿酸胺密度（12.37 mol/kg）。结构表征确认了功能化的成功，并显示出相较于原始LDPE显著改善的热稳定性。Langmuir和Freundlich模型对铀吸附行为的描述效果相当。在泰国春武里府天然海水环境中开展为期24周的现场应用试验，最大吸附容量达到6.01 mg-U/g-吸附剂，较未蚀刻样品提高102%。在八次吸附—解吸循环的可重复性测试中，累计铀吸附量约为7 mg-U/g-吸附剂，比此前报道的未蚀刻吸附剂提高74%，尽管经过八次循环后吸附容量下降48%。在天然海水环境中的竞争吸附分析表明，铀是主要被吸附的元素，其后依次为Zn、Fe、V、Ni和Cu。这些研究结果表明，铬酸预处理回收LDPE是一种有效且经济的海水提铀策略。