Fe3O4/改性壳聚糖磁性微球对Hg2+和UO22+的吸附

利用反相悬浮分散法和聚乙二胺改性制备成Fe3O4/壳聚糖磁性微球(PEMCS)以提高其氨基含量.采用X射线衍射(XRD)、红外(IR)、热重分析(TGA)等对其进行了表征,考察PEMCS对Hg2 和UO22 的吸附性能.结果表明,其吸附剂粒径小(15-30 μm),吸附速率快;当氨基含量6.47 mmol/g、pH＜3时可选择性分离Hg2 和UO22 ,因Hg2 能与Cl-形成络阴离子(HgCl3-),以离子交换机理吸附,而UO2 2则不能.对Hg2 与UO22 的饱和吸附容量qm(mmol/g)分别为2.19与1.38.动力学数据采用Lagergrent拟合,对Hg2 与UO22 的吸附速率常数Kad(min-1)分别为0.087和0.055.UO2 2和Hg2 可用1 mol/L H2SO4脱附,UO2 2还可用2 mol/L HCl脱附,脱附率＞90%.     

钙-铀-碳酸络合物对红土吸附铀性能的影响

采用静态实验法研究了钙-铀-碳酸络合物对红土吸附铀性能的影响。结果表明:溶液的pH值、总碳酸和钙离子浓度增大会抑制红土对铀的吸附,当pH=7.0,红土投加量为1g/L,钙离子、总碳酸根和初始铀浓度分别为0.4mmol/L、3.8mmol/L和50mg/L时,红土对铀的最大吸附容量约为4.20mg/g。铀在红土上的吸附形态为UO2(CO3)2-2、UO2(CO3)4-3和UO2CO3(aq)。利用铀-碳酸络合物总量c(UCO3)T可预测红土吸附铀的容量qe,c(U-CO3)T与qe呈非线性关系,其方程为qe=18.2(c(UO2+2)·c(CO2-3)(K1+K2c(CO2-3)+K3c2(CO2-3)))0.36。该研究成果可为铀污染土壤的修复和治理提供技术和理论参考。     

乙二胺改性壳聚糖磁性微球吸附Hg

采用化学交联-种子溶胀法制得乙二胺改性壳聚糖磁性微球(EMCS),考察了其对水溶液中Hg2 和UO22 的吸附性能。结果表明,EMCS粒径为50-80μm,氧化铁质量分数(w)为16%,该吸附剂在pH<2.5时可选择性吸附Hg2 和UO22 ,吸附容量随pH升高而增加;其吸附等温线用Langmuir方程拟合为:ceq/Qeq=0.440 5ceq/Qm 0.584 0(Hg2 ,r=0.996 0),ceq/Qeq=0.525 6ceq/Qm 1.343 4(UO22 ,r=0.990 6);饱和吸附容量Qm分别为2.27,1.90 mmol/g,高于磁性壳聚糖微球MCS和壳聚糖微球CS;其吸附动力学可用Lagerg-ren方程拟合为:lg(Qeq-Q)=0.361 2-0.015 5t(Hg2 ,r=0.982 1),lg(Qeq-Q)=0.302 7-0.011 2t(UO22 ,r=0.992 5);对Hg2 ,UO22 的吸附速率常数(kad)分别为0.036,0.026 min-1;EMCS可用1 mol/LH2SO4再生,脱附率大于90%,有良好的重复使用性。     

水合二氧化锰对Co2+的吸附行为研究

以KMnO₄为原料合成了水合二氧化锰（HMO）,采用XRD、BET、TG-DTA和FT-IR对HMO进行了表征。在此基础上,研究了各实验条件对HMO吸附Co²⁺的影响,并将其用于含⁶⁰Co废水的实际处理研究。结果表明：HMO对溶液中的Co²⁺具有良好吸附能力,在pH=7、T=298 K条件下,其最大吸附量达132.98 mg/g;溶液pH值能显著影响Co²⁺在HMO上的吸附,在实验pH值范围内,吸附量随pH值增大而增加;在钴初始浓度相同的条件下,吸附量随温度升高而增加;Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺等离子的存在对HMO吸附Co²⁺具有一定影响。HMO对Co²⁺的吸附过程符合准二级动力学模型（R²＞0.99）,推测吸附过程中可能存在一定的化学吸附;吸附热力学行为可用Langmuir等温吸附方程进行描述（R²＞0.99）,表明Co²⁺在HMO上为单分子层吸附;由吸附热力学数据ΔH=46.96 kJ/mol、ΔG=-26.09 kJ/mol可知,此吸附行为是自发进行的吸热反应。另外,在实际处理含⁶⁰Co废水的动态柱实验中,HMO对初始放射性浓度为2.78×10⁵ Bq/L的⁶⁰Co废液的去除率可达56.90%。     

三乙四胺改性壳聚糖磁性树脂对Th(Ⅳ)的吸附特性

先利用水相/有机相（W/O）反相乳液体系原位制备磁性壳聚糖树脂,再经三乙四胺接枝改性,制备氨基化磁性壳聚糖树脂（TETA-MCS）。TETA-MCS具有氨基含量高,易于磁分离的优点,可有效吸附Th(Ⅳ)。FTIR分析表明,TETA-MCS中的氨基、羟基可与Th(Ⅳ)形成O,N-Th(Ⅳ)络合物。吸附为自发吸热过程,吸附动力学符合准二级动力学模型。吸附等温线分别用Langmuir、Freundlich和Tempkin模型拟合,其中Langmuir模型拟合最好,25 ℃时Th(Ⅳ)最大吸附容量达133.3 mg/g。TETA-MCS利用0.2 mol/L HNO3-0.1 mol/L EDTA脱附再生,可重复使用多次。     

层状金属硫化物硫化锡钾的制备及其对Sr2+的吸附性能研究

本文用水热法合成了硫化锡钾（KSnS），利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）仪等对KSnS的形貌和组成进行了表征分析，并通过静态吸附实验分别研究了pH值、接触时间、共存离子和Sr²⁺初始浓度对KSnS吸附Sr²⁺的影响。结果表明，在40 ℃、pH=7.25、Sr²⁺初始浓度为5.5 mg/L的条件下，KSnS对Sr²⁺的吸附平衡时间约为35 min，Sr²⁺去除率为99.62%。吸附反应可操作pH值范围较宽，52+去除率保持在80%以上。溶液中含有K⁺、Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺等共存离子时，二价离子的干扰大于一价离子。KSnS对Sr²⁺的吸附动力学行为可用准二级动力学方程描述，吸附过程属于化学吸附。通过Weber-Morris模型和Boyd模型分析可知，液膜扩散是主导吸附速率的步骤。     

榕树叶-活性污泥协同曝气吸附铀的热动力学

通过吸附动力学实验及等温吸附实验,研究了20~50 ℃榕树叶-活性污泥协同曝气吸附铀的热动力学性质.结果表明,调节pH=3.0,吸附时间60 min,榕树叶-活性污泥体系对初始质量浓度为100 mg/L的UO2+2的吸附率超过99%,室温20 ℃下最大吸附量达到13.055 mg/g.吸附动力学过程可用准二级吸附速率方程来描述,计算值与实测值吻合良好,相关系数达0.99以上.吸附平衡符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程,相关系数都大于0.98,体现了单层吸附与多层覆盖相结合的吸附模式;求得反应的ΔH=-45.2 kJ/mol, ΔS=-46.2 J/(mol·K), ΔG分别为-31.7(20 ℃), -31.2(30 ℃), -30.7(40 ℃), -30.3(50 ℃) kJ/mol.根据ΔG<0, ΔH＜0及平均吸附能大小判断,榕树叶-活性污泥协同曝气体系吸附铀是自发、放热的物理吸附反应.     

氨基膦酸改性硅胶吸附分离铂和钯

采用化学接枝法合成了氨基膦酸改性硅胶吸附剂,考察了其对溶液中铂（Pt）和钯（Pd）的吸附分离性能,测试了溶液pH值、吸附时间、初始金属离子浓度、离子强度和固液比对吸附的影响,并考察了改性硅胶吸附剂的重复使用性能。改性硅胶吸附剂对Pt和Pd的吸附主要受溶液pH值影响,而离子强度和固液比对吸附的影响不大。吸附过程符合准二级吸附动力学模型和Langmuir等温吸附方程。改性硅胶吸附剂180 min时,pH=2时对Pt的平衡吸附容量为18.5 mg/g,pH=6时对Pd的平衡吸附容量为29.9 mg/g,利用改性硅胶吸附剂不同pH值条件下的吸附行为差异可分离回收溶液中的Pt和Pd。用5 mL 0.1 mol/L HNO₃为基质的6%硫脲溶液可实现Pt和Pd的解吸,解吸率分别为99.3%和99.2%。所合成的氨基膦酸硅胶吸附材料可回收重复使用。     

水相环境对239Pu在高庙子膨润土中吸附行为的影响

以高庙子膨润土作为吸附介质,通过静态吸附实验,研究了高庙子膨润土在不同水相环境中对核素²³⁹Pu的吸附行为。探讨了接触时间、水相pH值、离子种类以及离子浓度等因素对吸附行为的影响。研究结果表明：高庙子膨润土对钚具有很强的吸附能力,吸附率达到99%以上,且吸附速率较快,4 d即可达到吸附平衡。随着水相pH值增大,膨润土对钚的吸附能力逐渐增强。水相中CO₃^2-、Fe³⁺和Ca²⁺对钚吸附有较强抑制作用,并且当离子浓度小于0.02mol/L时,随着浓度的增大,分配系数K_d值逐渐减小;当离子浓度大于0.02mol/L时,分配系数K_d值基本趋于稳定。     

改性稻杆吸附U(Ⅵ)的行为和机理研究

通过静态吸附实验,研究了改性稻杆对UO2+2的吸附行为,从吸附热力学和吸附动力学方面对改性稻杆吸附UO2+2的过程进行了分析,并采用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)等分析手段探讨了改性稻杆吸附UO2+2的机理。结果表明:改性稻杆对UO2+2的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,相关系数达到0.98以上,表现为以单层吸附为主;表面吸附是改性稻杆吸附UO2+2动力学控制的主要步骤,吸附动力学过程符合准二级吸附速率模型,相关系数达0.999 2;热力学研究表明,改性稻杆吸附UO2+2是吸热、自发、不可逆的过程;改性稻杆吸附UO2+2前后的表面形态发生了变化,部分晶体结构发生了改变,吸附过程中改性稻杆细胞壁上的—OH、C O、Si O及P—O等活性基团与UO2+2发生络合反应,形成络合物,故改性稻杆吸附U(Ⅵ)的机理为表面络合吸附。     

凹凸棒石与硫酸亚铁协同吸附铀

通过静态吸附实验,研究了pH值、吸附时间、铀初始质量浓度、吸附剂用量等因素对凹凸棒石及凹凸棒石与硫酸亚铁协同吸附铀的影响,从热力学和动力学方面对吸附过程进行了分析,并通过红外光谱（IR）和扫描电镜（SEM）探讨了其吸附机理。结果表明,当温度为25 ℃、pH值为5.0、凹凸棒石投加量为15 g/L、铀初始质量浓度为100 mg/L、吸附反应30 min时,凹凸棒石对UO²⁺₂的吸附率达89.5%,饱和吸附量可达40.8 mg/g以上;加硫酸亚铁后,凹凸棒石和硫酸亚铁协同吸附铀的效果大幅提高,在25 ℃、pH值为6.5、凹凸棒石用量20 g/L、FeSO₄用量1 g/L、铀初始质量浓度为100 mg/L、吸附时间30 min时,凹凸棒石和硫酸亚铁协同对UO²⁺₂的吸附率达99.9%以上,经处理的含铀废水能达国标排放。凹凸棒石对UO²⁺₂的吸附遵循Langmuir吸附等温线;凹凸棒石及其协同体系对UO²⁺₂的吸附动力学模型符合准二级动力学方程。凹凸棒石吸附铀前后的红外光谱表明,凹凸棒石主要是通过羟基、胺基等基团与铀络合进行吸附的。     

高温、高压和pH值多种因素作用下蒙脱石层间Cs+/UO2+2水化和扩散行为的分子模拟

作为核废物地质处置库缓冲回填材料的主要成分,蒙脱石在特殊环境（高温、高压和pH多种因素作用）下吸附阻滞核素的行为对缓冲回填材料的性能评估至关重要。为从微观分子尺度探究特殊环境下蒙脱石层间核素离子的吸附扩散行为,本文采用蒙特卡罗（MC）和分子动力学（MD）方法,分别研究了Cs⁺/UO²⁺₂在蒙脱石层间的吸附行为,以及高温、高压和pH值多种因素作用下的水化和扩散动力特征。MC结果表明：蒙脱石层间的Cs⁺、UO²⁺₂周围分别会形成1层和2层水化壳,且层间水分子与四面体中氧原子之间形成了明显的氢键;当c=1.25 nm时,蒙脱石层间最多可吸附285个水分子。MD结果表明：高温、高压和pH值都会对Cs⁺、UO²⁺₂的水化和扩散产生影响。常温、常压下pH值分别为11.85、12.15时,Cs⁺、UO²⁺₂水化壳中的水分子数最多;pH值分别为12.15、11.85时,Cs⁺、UO²⁺₂的扩散系数最大,分别为5.31×10^-13 m²/s和1.11×10^-12 m²/s。与常温、常压相比,高温、高压下Cs⁺、UO²⁺₂水化壳中的水分子数最多时,pH值分别为7.00、12.15;而Cs⁺、UO²⁺₂扩散系数最大（1.12×10^-12 m²/s、1.01×10^-12 m²/s）时的pH值均为12.15。     

氨基羟基脲与Np(Ⅵ)的还原动力学

研究了氨基羟基脲(HSC)浓度、H~+浓度、NO_3~-浓度、Fe3+浓度、UO2+2浓度、反应温度对氨基羟基脲与Np(Ⅵ)还原反应速率的影响,获得了其动力学方程。实验结果表明:增加氨基羟基脲浓度和提高反应温度,降低H~+浓度和NO_3~-浓度,可以提高氨基羟基脲与Np(Ⅵ)还原速率;在UO2+2存在或Fe3+浓度小于1×10-3 mol/L时,对氨基羟基脲与Np(Ⅵ)的还原没有明显影响。氨基羟基脲还原Np(Ⅵ)的动力学方程式为:-dc(Np(Ⅵ))/dt=kc(Np(Ⅵ))c2.52(HSC)c-0.53(H+)c-0.61(NO_3~-),在4.00℃时k=(1 037±60)(mol/L)-1.40·s-1,活化能Ea=(64.03±6.4)kJ/mol。     

白云石与方沸石对Sr2+的吸附行为研究

采用静态实验法研究了黏土岩的组成矿物白云石和方沸石对Sr²⁺的吸附行为，考察了时间、初始pH值、初始浓度、离子强度以及腐殖酸对吸附的影响，并利用XRD、FT-IR和SEM对材料进行了表征。结果表明：两种材料均能有效吸附Sr²⁺，初始pH值升高会促进吸附，离子强度增大会抑制两种材料对Sr²⁺的吸附；吸附均在6 d时达到平衡，吸附过程均符合准二级动力学模型，说明吸附均以化学吸附为主；随着Sr²⁺初始浓度的增加，白云石吸附Sr²⁺的吸附分配比呈先增加后降低的趋势，方沸石吸附Sr²⁺的吸附分配比不断降低；腐殖酸会抑制白云石吸附Sr²⁺，对方沸石吸附Sr²⁺的过程略有促进；Langmuir和Freundlich模型拟合结果显示，白云石吸附Sr²⁺的吸附机理较为复杂，而Sr²⁺在方沸石上的吸附过程为单分子层吸附。上述结果可为高放废物地质处置的选址工作提供基础数据和参考。     

CeO_2/SiO_2吸附剂的制备及其对碘酸根的吸附

以多孔二氧化硅为载体、六水合硝酸铈为原料,采用真空灌注法制备了CeO_2/SiO_2吸附剂,并利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)等方法对其进行表征。同时,通过静态和动态吸附实验探究了CeO_2/SiO_2对碘酸根的吸附和脱附行为,考察了pH、反应时间、碘酸根浓度以及共存阴离子等因素对CeO_2/SiO_2吸附性能的影响。研究结果表明:CeO_2/SiO_2在较广的pH值范围内对碘酸根有较高的吸附率,吸附过程符合准二级动力学模型以及Langmuir和Redlich-Peterson模型;共存阴离子对吸附的影响大小为NO_3~-SO_4~(2-)HCO_3~-H_2PO_4~-≈PO_4~(3-);动态吸附实验的柱利用率高达90.96%,且穿透曲线符合Thomas模型;通过IR谱图分析推测CeO_2/SiO_2的吸附机理为阴离子交换。     

硝酸体系中铂催化肼还原U(Ⅵ)的反应动力学

开展了硝酸体系中以肼为还原剂、铂黑为催化剂催化还原U(Ⅵ)的动力学研究。通过考察U(Ⅵ)浓度、肼浓度、酸度以及催化剂用量等条件对反应过程的影响，确定了反应的初始动力学速率方程为-dc(UO²⁺₂)dt=kc^0.44(UO²⁺₂)c^0.19(N₂H⁺₅)c^-0.23(H⁺)，在60 ℃、固液比r_S/L=2.0 g/L时，速率常数k=2.6×10^-3 (mol/L)^0.6/min。研究了温度对反应速率的影响，结果表明，在20~75 ℃范围内，随着温度升高，反应速率加快，反应过程由动力学控制转变为扩散控制过程。对比了硝酸体系与高氯酸体系的反应动力学实验数据，发现相同条件下硝酸体系的反应速率明显低于高氯酸体系，并分析了其中的原因。     

铀酰与多肽和蛋白质相互作用研究进展

随着核能事业的快速发展,人们越来越关注锕系核素对生态环境和生物体所造成的影响,其中锕系元素的生物毒理行为正成为核能基础研究热点之一。锕系阳离子与生物分子特别是多肽和蛋白质的相互作用研究对于理解其在生物体内转运、吸收和沉积等基本毒理学问题至关重要。铀作为核燃料循环中主要的锕系元素,其毒理学问题更具研究意义。本文综述了铀酰离子(UO2+2)在分子水平上与氨基酸、多肽和蛋白质之间相互作用机理的研究进展。分析了所形成配合物的配位模式、分子结构以及热力学数据等;评价了血浆蛋白对铀在人体内转运、吸收和沉积所起的作用;讨论了能特异性识别UO2+2的多肽和蛋白质的设计原理,对本领域今后的发展动向也进行了展望。     

不同离子浓度对~(239)Pu在高庙子膨润土上的吸附影响

采用静态吸附法研究了239 Pu在CO2-3、HCO-3、SO2-4、Mg2+、Ca2+、Fe3+等不同离子浓度下在膨润土上的吸附。实验结果表明:随着CO2-3、HCO-3、Mg2+、Ca2+、Fe3+浓度的增大,239Pu在膨润土上的吸附分配系数Kd值逐渐减小,而随着SO2-4浓度的增加,Kd值先增加后减小,其中CO2-3、Fe3+浓度对Kd值影响较大。