植酸装饰的多孔有机聚合物用于高酸性条件下的铀提取

尽管各种吸附剂具有良好的铀吸附能力，但它们仍然面临着在高酸性条件下捕获铀的挑战。因此，在强酸性条件下有效地提取铀成为研究人员的追求。在这项研究中，一种新的植酸装饰的多孔有机聚合物(POPs)的制备方法是：用三聚氰胺和尿嘧啶合成一个有机框架(MA-U)，然后用植酸进行改性。结果表明，所制备的有机框架具有良好的稳定性和较强的铀螯合作用。使所制备的材料在强酸条件下成为一种优良的吸附剂。在pH值为1的条件下，吸附能力达到106.7毫克⋅g-1，远远高于MA-U和其他大多数吸附剂。变化机制的研究证实植酸与MA-U的氢键作用导致了成功的改性。此外PA的膦酸基团主要是与铀螯合的活性基团。此外，PA对铀的MA-U-PA对铀的吸附过程符合伪二阶动力学和Langmuir等温模型。新制备的植酸装饰的多孔有机材料可以实现高效的从高酸性的核废水中捕获铀。

    最近，作为低碳能源之一的核工业的快速发展面临着重大的环境挑战，大量的含铀废水被排放出来[1,2]。传统的普雷克斯工艺已被广泛用于铀分离。然而，仍有一些问题需要解决，特别是在普雷克斯工艺中使用有机溶剂和强酸导导致了二次强酸有机废水的污染。因此，迫切需要制造更合适的材料和开发更多的创新技术来从酸性废水中提取铀，以改善核燃料循环[4]。正如我们所知道的，吸附法被证明是简单、有效和低成本的方法。尽管大多数传统的吸附剂表现出优异的吸附性能，但它们在恶劣条件下的抵抗力和化学稳定性较差。在高酸性废水中对铀的回收[6]。此外。大部分的吸附剂，特别是生物质吸附剂或其他有机吸附剂在强酸性条件下会被分解[7。8]. 更重要的是，在强酸条件下，这些吸附剂的吸附能力相对较低。大大限制了其实际应用。因为吸附剂的质子化[9-15]。因此，有两个主要问题需要同时解决。一个是如何提高吸附剂在高酸性条件下的稳定性。另一个是如何提高高酸条件下的吸附能力在高酸性条件下的吸附能力。基于上述背景，开发具有优良吸附性能的耐酸吸附剂已经引起了许多研究人员的兴趣。无机吸附剂，如活性炭炭[16,17]、石墨烯[18,19]、介孔二氧化硅[20,21]等具有良好耐酸性的无机吸附剂已被广泛研究。此外，大量的研究集中在这些吸附剂的功能化上（包括膦酸[22,23]，酰胺肟[24,25]修饰等）以提高吸收效率。然而，它们在高酸性条件下的吸附能力但它们在高酸性条件下的吸附能力仍处于较低水平。多孔骨架材料，包括COF、POPs和MOFs，由于其高的比表面积、强的结构可设计性，吸引了越来越多的研究人员的兴趣。特别是对于POPs或COFs，它们的强共价键赋予了它们在各种苛刻条件下理想的稳定性此外，它们容易被修改的特性使它们有可能在酸性条件下提高在酸性条件下通过引入所需的在这个框架中引入所需的官能团。此外，这些材料是主要由轻型元素构成，如（H、C、N和O）。导致其密度低，这无疑对提高吸附能力是有益的。考虑到在恶劣条件下的稳定性，其在各方面的应用（如气体储存和分离、能源转换和储存、催化、半导体、环境等），包括吸附已被开发[1,5,12,37-43]。因此，通过选择适当的前驱体并进一步修改，并使用适当的基团进一步改性来设计一种有机多孔聚合物，以适当提高的基团来提高高酸性条件下的吸附能力。三聚氰胺是一种廉价的化工原料，含有丰富的氨基，具有丰富的孤对电子，其C3结构单元和氨基官能团也是构建多孔有机高分子材料的重要结构[1]。脲嘧啶是一种从生物质中提取的原料，每个分子中都有两个羰基，有利于通过构建有机框架结构。与三聚氰胺形成席夫碱。在此，我们用三聚氰胺和尿素构建了一种有机多孔聚合物（名为MA-U)。结构单元通过亚胺连接连接起来。然后将制备好的MA-U与植酸通过氢键连接进行改性。这可以确保理想的稳定性，因为合适的氢键系统和更高的吸附力确保了理想的稳定性，并且由于在下层引入了更多的有机磷酸盐基团而具有更高的吸附能力，可以确保理想的稳定性条件下引入更多的有机磷酸盐基团。MA-U-PA表现出更好的吸附能力和在高酸性条件下具有良好的稳定性。

2.2. MA-U和MA-U-PA的合成
    MA-U-PA的合成是按照以下程序进行的流程如下。三聚氰胺和尿嘧啶各5毫摩尔溶解在30毫升的DMSO中，然后倒入由Teflon（XH-800C，北京祥鹄，中国）制成的反应容器中，在180℃下反应12小时。形成白色果冻，然后被离心分离，用水和乙醇交替清洗。清理后，白色固体在50℃下干燥24小时，得到的产品命名为MA-U。图1a所示为MA-U-PA的制备示意图。在干燥前，将另一部分白色固体浸入30毫升植酸（4%的水溶液），并在室温下将悬浮液均匀搅拌，然后倒入用Teflon制成的反应容器，在95℃下反应12小时。泥状物被离心分离并用水洗涤，直到滤液呈中性。浅紫色固体在50℃下干燥24小时。得到的产品被命名为MA-U-PA。

一种植酸修饰的新型多孔有机骨架，通过水热合成法成功制备MA-U-PA使用三聚氰胺和尿嘧啶作为构建单元。 形态学和MA-U-PA的理化性质通过FT-IR表征SEM、BET、XPS和Z电位。此外，由于其稳定的骨架和表面的磷酸基团，MA-U-PA 是一种淡紫色粉末，可实现对铀的高效脱除高酸性条件，最大铀容量为在pH值为1.0时为106.7 mg⋅g-1，远高于大多数多孔材料有机吸附剂。此外，结果表明吸附过程以化学吸附为主，同时伴有少量物理吸附。由于框架结构和丰富的磷酸基团有利于在强酸性条件下提取铀，MA-U-PA可能是铀的理想候选吸附材料酸性核燃料流出物中的捕获。