超支化抗菌型海水提鈾材料

何寧寧，盧喜瑞，文 君

1.西南科技大學(xué) 核廢物與環(huán)境安全國防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室， 四川 綿陽 621010；2.中國工程物理研究院 核物理與化學(xué)研究所， 四川 綿陽 621900

人類能源的快速消耗導(dǎo)致傳統(tǒng)化石燃料的枯竭以及生態(tài)環(huán)境的惡化，新能源的開發(fā)勢(shì)在必行。核能，作為一種清潔可持續(xù)新能源，近年來受到多個(gè)國家的關(guān)注和研究[1-2]。核能的發(fā)展和利用離不開鈾資源的獲取，早期獲取鈾資源主要通過陸地鈾礦的開采，但按目前的核開發(fā)和消耗水平，陸地鈾的儲(chǔ)量將在一個(gè)世紀(jì)內(nèi)耗盡，因此非陸地常規(guī)鈾資源的開發(fā)至關(guān)重要。海洋擁有約4.5億噸鈾，這幾乎是陸地鈾資源的1 000倍，如果可以有效利用足以維持全世界核反應(yīng)堆工作13 000年，海水提鈾有望解決能源可持續(xù)問題[3-4]。近年來多種方法被開發(fā)用于海水提鈾，包括：吸附法[5-6]、溶劑萃取法[7-8]、化學(xué)沉淀法[9-10]、生物處理法[11]、離子交換法[12-13]以及超導(dǎo)磁選法[14]。在眾多方法中，吸附法因?yàn)榈拖?、制備?jiǎn)易以及高可行性被廣泛應(yīng)用，而吸附法的核心則是制備一種具有高效吸附能力的吸附劑，隨著吸附法的日趨成熟，包括無機(jī)[15-16]、聚合物[7, 17-19]、碳基[20-21]、納米材料[22-24]以及生物材料[25-27]等多種吸附劑被開發(fā)用于吸附法海水提鈾。其中聚合物吸附劑由于其機(jī)械強(qiáng)度高、易于修飾和使用已被證明可以用于大規(guī)模海洋吸附實(shí)驗(yàn)[28-29]。

為了進(jìn)一步增強(qiáng)吸附劑對(duì)鈾的螯合能力以及選擇性吸附能力，偕胺肟基[30-32]、氨基[33-35]、磷酸鹽[36-37]以及咪唑[38]等多種官能團(tuán)被廣泛開發(fā)利用。其中部分氨基類吸附劑可以通過季胺鹽或伯胺基與細(xì)菌細(xì)胞膜或細(xì)胞壁中的磷酸酯發(fā)生作用，破壞其結(jié)構(gòu)影響代謝最終達(dá)到有效的抗菌效果，這些賦予吸附劑有效的抗生物污損能力，從而使吸附劑更加適應(yīng)海洋環(huán)境[39-40]。

超支化聚酰胺胺(h-PAMAM)是一種外層擁有大量伯胺基的超支化聚合物[41-42]，高度支化、多分散以及三維結(jié)構(gòu)賦予其高親水性、穩(wěn)定性以及螯合能力。因此超支化聚酰胺胺有望在提高鈾吸附能力的同時(shí)賦予海水提鈾吸附劑有效的抗菌能力。然而目前還沒有關(guān)于超支化聚酰胺胺接枝聚合物吸附鈾的系統(tǒng)研究，因此本工作擬利用一步水熱法將超支化聚酰胺胺接枝到聚丙烯腈纖維上隨后進(jìn)行堿處理，制備一種對(duì)鈾具有較高選擇性的聚合物吸附劑PAN-h-PAMAM-A，通過系列吸附實(shí)驗(yàn)研究材料在不同條件下(pH、吸附時(shí)間和鹽離子濃度)的鈾吸附性能以及可重復(fù)使用性能，此外還通過海水培養(yǎng)細(xì)菌對(duì)材料在海洋環(huán)境下的抗菌性能進(jìn)行測(cè)試。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑和儀器

商用聚丙烯腈纖維(直徑約20～50 μm)和超支化聚酰胺胺(Mn=4 181)購買自阿拉丁試劑。配制實(shí)驗(yàn)所用溶液以及調(diào)節(jié)溶液pH所使用試劑包括：UO2(NO3)2·6H2O、NaHCO3、HCl、NaOH、乙醇以及多種金屬離子硝酸鹽(KNO3、Ca(NO3)2·4H2O、Cd(NO3)2·6H2O、 Co(NO3)2·6H2O、Cu(NO3)2·3H2O、Fe(NO3)3·9H2O、Zn(NO3)2·6H2O和Ni(NO3)2·6H2O)均購買自阿拉丁試劑?？咕鷾y(cè)試使用海水取自中國南海(經(jīng)度：東經(jīng)110°30′，緯度：北緯18°46′)。實(shí)驗(yàn)使用牛肉膏、蛋白胨、瓊脂、Na2HPO4·12H2O和KH2PO4均購買自阿拉丁試劑。所有原料均為化學(xué)純級(jí)別或以上且不做其它任何化學(xué)純化處理。

Agilent 5110電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)，美國珀金埃爾默公司；TENSOR Ⅱ紅外光譜儀(FTIR)，德國布魯克光譜儀器公司；QUANT250掃描電子顯微鏡(SEM)，附帶X射線能譜分析儀(EDS)，德國卡爾蔡司公司；Hei-Tec加熱磁力攪拌器，德國海道爾夫基團(tuán)；WHY-2水浴振蕩器，上海上登實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；LDZX-50KBS立式壓力蒸汽滅菌器，上海中安醫(yī)療器械廠；RXZ-280D RXZ型智能人工氣候培養(yǎng)箱，寧波江南儀器；FMC-1000開放型振蕩器用恒溫箱，東京理化器械株式會(huì)社；DZF-6050真空干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；DHG-9038A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；MS105DU電子分析天平，精度為0.1 mg，梅特勒-托利多國際貿(mào)易(上海)有限公司；F-74G臺(tái)式pH計(jì)，精度為0.01，堀場(chǎng)儀器(上海)有限公司；Milli-Q Advantage A10超純水系統(tǒng)，默克化工技術(shù)(上海)有限公司；YQ-1000A超聲波洗凈機(jī)，上海易靜超聲波儀器有限公司。

1.2 吸附劑的制備

圖1 PAN-h-PAMAM-A的合成Fig.1 Synthesis of PAN-h-PAMAM-A

PAN-h-PAMAM-A的合成：通過超支化聚酰胺胺表面氨基與聚丙烯腈纖維表面氰基之間脫水縮合反應(yīng)進(jìn)行接枝，合成路線示于圖1。詳細(xì)制備步驟如下：稱取2 g干燥后的PAN纖維，按照m(h-PAMAM)∶m(PAN)=1∶1、1∶2、1∶4和1∶6稱取h-PAMAM，之后與20 mL去離子水一起放入20 mL聚四氟乙烯高壓反應(yīng)釜，隨后將高壓反應(yīng)釜放入反應(yīng)爐，在140 ℃條件下反應(yīng)24 h即可完成接枝反應(yīng)。接枝完成后將反應(yīng)物取出，使用去離子水和乙醇反復(fù)清洗去除未反應(yīng)的h-PAMAM，隨后放入真空干燥箱50 ℃ 干燥可得到PAN-h-PAMAM。最后將PAN-h-PAMAM在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5% KOH溶液中70 ℃條件下浸泡4 h即可得到最終產(chǎn)物PAN-h-PAMAM-A。接枝率(Dg)計(jì)算如式(1)。

(1)

式中，m0和mt分別代表接枝前和接枝后的干燥樣品質(zhì)量。

1.3 表征

材料的微觀結(jié)構(gòu)利用FTIR(鉑金ATR附件)進(jìn)行表征，掃描范圍600～4 000 cm-1，分辨率4 cm-1，掃描時(shí)間32 s。材料的微觀形貌使用SEM進(jìn)行表征。元素構(gòu)成使用X射線能譜分析儀(EDS)進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)中涉及到的所有濃度使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)進(jìn)行測(cè)試。

1.4 吸附性能測(cè)試

稱取一定量UO2(NO3)2·6H2O溶于去離子水，隨后用HNO3(1 mol/L)和NaHCO3(1 mol/L)調(diào)節(jié)溶液pH(做pH影響實(shí)驗(yàn)時(shí)pH=3.0～9.0，其余情況pH=8.0)。

競(jìng)爭(zhēng)離子實(shí)驗(yàn)：稱取不同金屬離子硝酸鹽配制實(shí)驗(yàn)使用溶液(所有離子質(zhì)量濃度均為20 mg/L)，詳細(xì)配方列入表1。

表1 金屬離子詳細(xì)參數(shù)Table 1 Specific parameters of metal ions

鹽離子強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)：分別稱取0～0.44 mol/L NaCl加入20 mg/L鈾溶液，配制實(shí)驗(yàn)使用溶液。

吸附性能測(cè)試：稱取一定量吸附劑和不同吸附溶液(固液比m/V=1/50)倒入具塞錐形瓶，隨后將錐形瓶置于恒溫振蕩器中振蕩至吸附平衡，吸附溫度T=25 ℃，吸附時(shí)間t=24 h。使用1 000 mg/L鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液分別配制2、5、10 mg/L校準(zhǔn)溶液，對(duì)電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)進(jìn)行校準(zhǔn)得到線性校準(zhǔn)曲線，隨后對(duì)吸附前后溶液進(jìn)行測(cè)試。利用公式(2)和(3)對(duì)材料吸附容量進(jìn)行計(jì)算。

(2)

(3)

式中：Qe和Qt分別代表平衡吸附容量和某一時(shí)間的吸附容量，mg/g；ρ0和ρe分別代表初始U質(zhì)量濃度和平衡U質(zhì)量濃度，mg/L；ρt，t時(shí)刻溶液中的U質(zhì)量濃度，mg/L；V，溶液體積，L；m，吸附劑質(zhì)量，g。所有實(shí)驗(yàn)均進(jìn)行3次測(cè)定，取平均值，以保證結(jié)果的重現(xiàn)性。

1.5 重復(fù)性能測(cè)試

待吸附劑在U溶液中吸附平衡后將其取出并過濾，濾液濃度用ICP-OES測(cè)定。隨后利用洗脫液(洗脫液組成：500 mL H2O、1 mol/L Na2CO3和0.1 mol/L H2O2)將吸附劑已吸附的U洗脫到溶液中(t=35 min，T=25 ℃)，洗脫完成將吸附劑取出并過濾，濾液濃度用ICP-OES測(cè)定。隨后用去離子水反復(fù)清洗吸附劑直至表面pH接近中性，最后將吸附劑再次加入一定濃度的U溶液中開始下一個(gè)吸附洗脫循環(huán)，通過連續(xù)的循環(huán)評(píng)判吸附劑的重復(fù)利用性。分別采用式(4)和(5)計(jì)算吸附劑的吸附率(Ea)和洗脫率(Ee)。

(4)

式中，ρ0和ρe分別代表吸附實(shí)驗(yàn)初始和平衡U質(zhì)量濃度，mg/L。

(5)

式中：ρ′e，洗脫實(shí)驗(yàn)平衡U質(zhì)量濃度，mg/L；Ve，洗脫液體積，L；V，吸附溶液體積，L。

1.6 抗菌性能測(cè)試

吸附劑對(duì)海水中海洋細(xì)菌的抑菌作用利用以下方法進(jìn)行測(cè)試：取3 mL海水加入裝有15 mL 營養(yǎng)肉湯液體培養(yǎng)基(組成：0.3 g牛肉膏，1 g蛋白胨，0.5 g NaCl和100 mL去離子水)的錐形瓶，在24 ℃下振蕩培養(yǎng)24 h，制備海洋細(xì)菌溶液。隨后取0.15 mL該溶液,將其與20 mg吸附劑一起添加到15 mL新的營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基中37 ℃下振蕩培養(yǎng)2 h，并采用相同方法但不加入吸附劑設(shè)為對(duì)照樣。之后采用10倍稀釋法將菌液稀釋至適當(dāng)濃度，取0.1 mL均勻涂抹于滅菌過的固體培養(yǎng)基上，37 ℃培養(yǎng)24 h，最后對(duì)表面菌落進(jìn)行計(jì)數(shù)，采用式(6)對(duì)其抑菌率(RI)進(jìn)行計(jì)算。

(6)

式中，C0和Ca分別代表未加吸附劑和加了吸附劑后的細(xì)菌培養(yǎng)濃度，CFU/mL。

2 結(jié)果與討論

2.1 PAN-h-PAMAM-A的表征

1——PAN,2——PAN-h-PAMAM,3——PAN-h-PAMAM-A，4——PAN-h-PAMAM-A-U圖2 FTIR光譜Fig.2 FTIR spectra

為了進(jìn)一步闡明材料在吸附前后表面形貌以及元素的改變，利用SEM-EDS對(duì)其進(jìn)行了表征，結(jié)果示于圖3。由圖3可知：PAN-h-PAMAM-A主要由C、N和O三種元素構(gòu)成，吸附過后的材料表面檢測(cè)出U元素的信號(hào)，這表明PAN-h-PAMAM-A成功吸附了U；最終合成的吸附劑PAN-h-PAMAM-A保留了纖維的正常形貌，并且在吸附過后形貌沒有發(fā)生明顯變化。因此，吸附過程不會(huì)對(duì)材料造成破壞，這表明PAN-h-PAMAM-A具有非常良好的穩(wěn)定性。

2.2 PAN-h-PAMAM-A的配比優(yōu)化

為了獲得最佳配比吸附材料，通過調(diào)控PAN和h-PAMAM比例獲得了不同接枝率(括號(hào)內(nèi)數(shù)值)的吸附劑：m(h-PAMAM)∶m(PAN)=1∶1(47.4%)、1∶2(23.9%)、1∶4(11.2%)和1∶6(8.2%)。堿處理前后不同接枝率的吸附劑吸附能力示于圖4。由圖4可知：接枝h-PAMAM的PAN纖維對(duì)U的吸附能力隨h-PAMAM接枝率升高而逐漸升高，堿處理后m(h-PAMAM)∶m(PAN)=1∶4(11.2%)吸附材料表現(xiàn)出對(duì)U的最佳吸附能力Qe=(286.22±1.34) mg/g(n=3)，這可能是由于堿處理過程對(duì)纖維的吸附能力造成了不同程度的提升。后續(xù)實(shí)驗(yàn)選擇m(h-PAMAM)∶m(PAN)=1∶4。

SEM：(a)——吸附前，(b)——吸附后；EDS：(c)——吸附前，(d)——吸附后圖3 PAN-h-PAMAM-A吸附前后的SEM-EDS圖像Fig.3 SEM and EDS images of PAN-h-PAMAM-A

ρ0=20 mg/L,T=25 ℃,t=24 h,pH=8.0,m/V=1/50 g/L圖4 堿處理前后不同接枝率PAN-h-PAMAM-A對(duì)U的吸附能力Fig.4 Uranium adsorption capacity of PAN-h-PAMAM-A at different graft rates before and after alkali treatment

2.3 吸附性能

ρ0=20 mg/L,T=25 ℃,t=24 h,m/V=1/50 g/L圖5 pH對(duì)PAN-h-PAMAM-A吸附性能的影響Fig.5 Effect of pH on adsorption performance of PAN-h-PAMAM-A

2.3.2鹽離子強(qiáng)度對(duì)PAN-h-PAMAM-A吸附性能的影響 不同的鹽離子強(qiáng)度可以通過改變離子間靜電相互作用來影響吸附劑表面與U之間的環(huán)境電荷從而達(dá)到影響吸附劑吸附能力的作用。通過向鈾溶液中添加0～0.44 mol/L NaCl進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，研究了鹽離子強(qiáng)度對(duì)PAN-h-PAMAM-A吸附性能的影響，結(jié)果示于圖6。由圖6可知：隨著鹽離子強(qiáng)度從0～0.3 mol/L的增加，PAN-h-PAMAM-A對(duì)U的吸附能力逐漸下降，當(dāng)鹽離子強(qiáng)度超過0.3 mol/L后，PAN-h-PAMAM-A對(duì)U的吸附能力趨于平穩(wěn)，其吸附能力可以保持較高的水平Qe=(106.88±5.60) mg/g(n=3)，這說明即使是在海水極高鹽離子強(qiáng)度條件下，PAN-h-PAMAM-A仍然可以對(duì)U進(jìn)行有效的吸附。

ρ0=20 mg/L,T=25 ℃,t=24 h,pH=8.0,m/V=1/50 g/L圖6 離子強(qiáng)度對(duì)PAN-h-PAMAM-A吸附性能的影響Fig.6 Effect of ionic strength on adsorption performance of PAN-h-PAMAM-A

2.3.3吸附動(dòng)力學(xué) 為獲得PAN-h-PAMAM-A對(duì)U的飽和吸附能力，在20 mg/L鈾溶液中對(duì)其進(jìn)行了吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，并利用準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型(式(7))和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型(式(8))對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了模擬，結(jié)果示于圖7，擬合參數(shù)列入表2。

ln(Qe-Qt)=lnQe-k1t

(7)

(8)

ρ0=20 mg/L,T=25 ℃,t=72 h,pH=8.0,m/V=1/50 g/L(b)：y=(-0.060 5±0.003 69)x+(5.344 01±0.093 04)， 2；(c)：y=(0.003 24±0.000 03)x+(0.010 91±0.000 65)， 2圖7 PAN-h-PAMAM-A吸附動(dòng)力學(xué)(a)、準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合(b)和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合(c)Fig.7 Adsorption kinetics(a), pseudo-first-order kinetic model(b) and pseudo-second-order kinetic model(c) of PAN-h-PAMAM-A

表2 準(zhǔn)一級(jí)和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)Table 2 Kinetic parameters of pseudo-first-order and pseudo-second-order kinetic models

2.3.4吸附等溫模型 材料對(duì)U的吸附容量與溶液中U平衡濃度之間的關(guān)系是理解吸附過程的關(guān)鍵，因此通過選擇初始U質(zhì)量濃度為10～40 mg/L、25 ℃下對(duì)PAN-h-PAMAM-A的吸附能力進(jìn)行了研究，并且通過Langmuir(式(9))和Freundlich吸附等溫模型(式(10))對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合，結(jié)果示于圖8并列入表3。

(9)

(10)

T=25 ℃,t=24 h,pH=8.0,m/V=1/50 g/L (b)：y=(7.7×10-4±0.4×10-4)x+(0.041 1±0.000 7)， 5；(c)：y=(0.787 78±0.013 78)x+(3.495 61±0.038 15)， 1圖8 PAN-h-PAMAM-A的吸附等溫線(a)、Langmuir吸附等溫模型擬合(b)和Freundlich吸附等溫模型擬合(c)Fig.8 Adsorption isotherm(a), Langmuir adsorption isotherm(b) and Freundlich adsorption isotherm(c) of PAN-h-PAMAM-A

表3 Langmuir和Freundlich等溫模型模擬參數(shù)Table 3 Parameters for Langmuir and Freundlich adsorption isotherm parameters

2.3.5競(jìng)爭(zhēng)離子對(duì)PAN-h-PAMAM-A吸附性能的影響 海洋中存在大量競(jìng)爭(zhēng)離子與U同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn)，因此為了評(píng)價(jià)PAN-h-PAMAM-A對(duì)U的選擇性吸附能力，在pH=8.0、25 ℃下選取K+、Ca2+、Ni2+、Cd2+、Co2+、Cu2+、Zn2+、V5+與U(Ⅵ)進(jìn)行了競(jìng)爭(zhēng)吸附實(shí)驗(yàn)，其中為了避免沉淀，V5+與U(Ⅵ)單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果示于圖9。由圖9可知：PAN-h-PAMAM-A在大量離子共存的條件下僅僅對(duì)Ca2+和Cu2+表現(xiàn)出較小的吸附能力(Qe(Ca2+)=(2.17±0.11) mg/g、Qe(Cu2+)=(15.81±0.23) mg/g)，仍然可以保持對(duì)U(Ⅵ)非常優(yōu)秀的吸附選擇性(Qe=(240.88±4.88) mg/g)；另一方面，當(dāng)U(Ⅵ)和V5+共存時(shí)，材料對(duì)U(Ⅵ)的吸附容量為(196.22±4.51) mg/g，對(duì)V5+的吸附容量為(58.46±3.22) mg/g，可能的原因主要是海水中V5+的尺寸以及荷電性質(zhì)與U(Ⅵ)過于相似[3]，但是總的來說，材料PAN-h-PAMAM-A表現(xiàn)出了對(duì)U(Ⅵ)令人較為滿意的選擇性吸附能力。

ρ0=20 mg/L,ρ0(M)=20 mg/L，T=25 ℃, t=24 h,pH=8.0,m/V=1/50 g/L圖9 競(jìng)爭(zhēng)離子對(duì)PAN-h-PAMAM-A吸附性能的影響Fig.9 Effect of coexisting ions on properties of PAN-h-PAMAM-A

2.4 PAN-h-PAMAM-A的重復(fù)使用性能

回收、再生和重復(fù)使用是吸附劑的一項(xiàng)重要特征，因此選用1 mol/L Na2CO3和0.1 mol/L H2O2對(duì)PAN-h-PAMAM-A吸附劑的重復(fù)性能進(jìn)行了評(píng)估實(shí)驗(yàn)，結(jié)果示于圖10。如圖10可知：PAN-h-PAMAM-A對(duì)U的吸附性能隨著吸附解吸次數(shù)的增加逐漸降低，但是在5次循環(huán)之后仍然可以保持較高的水平(Qe=(271.05±4.33) mg/g)，此外其解吸率也可以保持91.09%±0.21%(n=3)。這表明PAN-h-PAMAM-A具有非常優(yōu)秀的重復(fù)使用性能，這對(duì)于海水提鈾是非常重要的。

ρ0=20 mg/L,T=25 ℃,t=24 h,pH=8.0,m/V=1/50 g/L 柱形圖為Qe，▼為解吸率圖10 PAN-h-PAMAM-A重復(fù)性能研究Fig.10 Recycling properties of PAN-h-PAMAM-A

2.5 PAN-h-PAMAM-A的抗菌活性

利用海水培養(yǎng)細(xì)菌，采用稀釋平板計(jì)數(shù)法對(duì)PAN-h-PAMAM-A抑制海洋細(xì)菌活性進(jìn)行了研究，結(jié)果示于圖11。由圖11可知：即使是在細(xì)菌濃度為108CFU/mL條件下，PAN-h-PAMAM-A對(duì)海洋細(xì)菌的抑菌率仍然可以達(dá)到94.00%±0.25%(n=3)，這說明h-PAMAM的引入可以通過其表面大量伯胺基與細(xì)菌細(xì)胞膜或細(xì)胞壁中的磷酸酯發(fā)生作用從而抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)，最終使得PAN-h-PAMAM-A具備非常優(yōu)異的抗菌活性，這對(duì)于吸附劑在真實(shí)海水中的應(yīng)用至關(guān)重要。

細(xì)菌初始濃度為108 CFU/mL圖11 PAN-h-PAMAM-A抑制海洋細(xì)菌活性Fig.11 Marine bacterial antibacterial activity of PAN-h-PAMAM-A

3 結(jié) 論

(1) 通過聚丙烯腈纖維表面氰基與氨基在高溫條件下的脫水縮合反應(yīng)將h-PAMAM接枝到PAN纖維表面，經(jīng)堿處理過后獲得超支化抗菌型海水提鈾材料PAN-h-PAMAM-A；h-PAMAM的引入有望綜合提升海水提鈾材料海洋適用性能力。

(2) 超支化抗菌型海水提鈾材料PAN-h-PAMAM-A在pH=8.0、20 mg/L的鈾溶液中對(duì)U的平衡吸附容量可以達(dá)到(296.43±4.88) mg/g(n=3)，適用于海水提鈾；此外材料表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐鹽能力，在極高濃度NaCl(0.44 mol/L)的鈾溶液中保持對(duì)U較高的吸附水平Qe=(106.88±5.60) mg/g(n=3)。

(3) 超支化抗菌型海水提鈾材料PAN-h-PAMAM-A在pH=8.0、20 mg/L鈾溶液中達(dá)到平衡需要72 h左右，動(dòng)力學(xué)模擬表明吸附符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。熱力學(xué)模擬表明，吸附符合Freundlich方程，吸附為不均勻、多層化學(xué)吸附；此外在多種競(jìng)爭(zhēng)離子共存的鈾溶液中，材料對(duì)U具有非常優(yōu)秀的選擇性吸附能力，并且經(jīng)過5次吸附洗脫循環(huán)之后對(duì)鈾的吸附仍然可以保持較高水平(Qe=(271.05±4.33) mg/g)，解吸率保持91.09%±0.21%(n=3)。

(4) 超支化抗菌型海水提鈾材料PAN-h-PAMAM-A對(duì)海水培養(yǎng)海洋細(xì)菌表現(xiàn)出非常優(yōu)秀的抑菌能力，抑菌率可以達(dá)到94.00%±0.25%(n=3)。