Th(Ⅳ)在氧化石墨烯上的吸附动力学与热力学

针对污染水体中的放射性元素去除问题,本工作研究了Th(Ⅳ)在氧化石墨烯上的吸附动力学和热力学。结果表明:Th(Ⅳ)在氧化石墨烯上的吸附动力学服从准二级动力学方程;吸附等温线可以用Langmuir和Freundlich方程描述;吸附是吸热自发过程。氧化石墨烯对Th(Ⅳ)具有很强的吸附能力,是一种用于放射性元素富集固化的具有潜在应用价值的材料。     

氧化石墨烯对U(Ⅵ)的吸附

氧化石墨烯由于具有高比表面积和大量含氧功能基团，在放射性核素的高效富集方面引起广泛的关注。利用自制的氧化石墨烯作为吸附剂，研究了不同实验条件下对放射性废水中U(Ⅵ)的吸附行为，研究了pH、离子强度、温度和氧化石墨烯浓度对U(Ⅵ)吸附的影响。结果表明，氧化石墨烯对U(Ⅵ)的吸附主要是形成内层表面络合物，具有很强的去除能力，是目前所有材料中对U(Ⅵ)吸附能力最强的材料之一。吸附后的石墨烯经强酸处理后可以实现循环利用，而且吸附能力没有明显降低，但是弱酸处理不能使吸附的铀从石墨烯表面解吸。随着未来技术的发展，氧化石墨烯能够低成本大量制备后，在放射性废水处理中将具有重要的应用前景。     

羧基化氧化石墨烯对Nd^(3+)的吸附北大核心CSCD

氧化石墨烯由于具有大的比表面积和丰富的含氧官能团,在水环境治理领域引起了广泛的关注。对氧化石墨烯进行羧基化改性处理,系统地研究了溶液pH、离子强度、反应时间和初始浓度等因素对羧基化氧化石墨烯吸附性能的影响,发现羧基化氧化石墨烯对Nd^(3+)具有很强的吸附能力。羧基化氧化石墨烯吸附Nd^(3+)的速率很快,能在10 min内吸附大部分的Nd^(3+),并在30 min内达到吸附平衡,符合准二级动力学模型。吸附性能几乎不受离子强度影响,吸附等温线符合Langmuir模型,说明吸附过程是单层化学吸附。通过羧基化氧化石墨烯材料对Nd^(3+)的吸附行为研究,为水处理中的稀土元素分离提供一个新的选项。     

氧化石墨烯复合材料对铀的吸附研究进展北大核心CSCD

氧化石墨烯因其优异的吸附性能在放射性废水处理领域受到了重点关注,通过功能化改性可以进一步提升氧化石墨烯的吸附性能。本文首先介绍了氧化石墨烯对铀的吸附性能和吸附机理。然后根据改性方法的不同将氧化石墨烯复合材料分为共价键功能化改性材料和非共价键功能化复合材料。综合比较了共价键功能化改性材料和非共价键功能化复合材料对铀的吸附性能及分离回收能力,指出这两种改性方法的联合有望成为氧化石墨烯复合吸附材料未来的重点研究方向。     

RGO/FeOOH凝胶制备及其对铀的吸附性

三维(3D)石墨烯复合纳米材料由于具有极佳的物理化学特性而被广泛研究。本文利用Fe(II)离子还原自组装制备3D还原氧化石墨烯与羟基氧化铁(RGO/FeOOH)复合材料,并将材料应用于铀的吸附研究。结果表明,复合材料吸附容量对pH具有很强的依赖性,且当pH为5.5时吸附容量可达115 mg·g-1;在溶液中加入NaClO4并未影响材料的吸附性;研究材料吸附铀(VI)的等温线,发现材料的吸附动力学符合双Langmuir模型曲线;通过离子选择性研究发现RGO/FeOOH复合材料对铀和铅具有较好的选择性。因此,可将此材料用于放射性废水中重金属离子的去除。     

磁性氧化石墨烯的制备及其对Co(Ⅱ)的吸附

采用Hummers方法和化学共沉淀方法，合成了磁性氧化石墨烯（M/GO）材料，并以此作为吸附剂材料，采用静态批式实验方法研究了其对Co(Ⅱ)的吸附去除机理。结果显示M/GO具有良好的饱和磁场强度，易于利用外加磁场实现吸附后的固-液分离。Co(Ⅱ)在M/GO表面的吸附几乎不受背景离子强度的影响，而受pH的影响显著。其吸附可快速达到平衡，吸附动力学符合准二级速率方程。升高温度可有效促进吸附。吸附等温过程符合Langmuir模型。热力学参数的分析表明Co(Ⅱ)在M/GO表面的吸附为自发吸热过程。     

磁性氧化石墨烯的制备及其对Co(Ⅱ)的吸附

采用Hummers方法和化学共沉淀方法，合成了磁性氧化石墨烯（M/GO）材料，并以此作为吸附剂材料，采用静态批式实验方法研究了其对Co(Ⅱ)的吸附去除机理。结果显示M/GO具有良好的饱和磁场强度，易于利用外加磁场实现吸附后的固-液分离。Co(Ⅱ)在M/GO表面的吸附几乎不受背景离子强度的影响，而受pH的影响显著。其吸附可快速达到平衡，吸附动力学符合准二级速率方程。升高温度可有效促进吸附。吸附等温过程符合Langmuir模型。热力学参数的分析表明Co(Ⅱ)在M/GO表面的吸附为自发吸热过程。     

复杂混合气体组分在低温活性炭表面的吸附特性

为实现大体积气体中微量放射性气体Kr、Xe同位素的测量，须将混合气体进行浓集并将目标气体吸附于10 mL左右的活性炭源盒中。本实验对混合气体中各组分在活性炭分离柱上的吸附性能进行研究，建立了通过去除其他杂质气体、浓集大体积气体制备放射性Kr和Xe活度源的方法。根据反应堆流出气体和核爆可能生成的气体组分，配制了模拟气体，使用活化的4A分子筛对其中的水和CO₂进行模拟去除，获得了流程中去除水和CO₂的实验条件；选择5个低温点(273、264、255、246、238 K)，在低温活性炭柱上对H₂、CO、CH₄、Kr和Xe的吸附特性进行研究，测定了各气体在不同温度下的吸附穿透曲线。结果表明，室温下4A分子筛对水和CO₂有较好的吸附效果。低温下，H₂、CO不易在活性炭表面吸附；CH₄、Kr吸附性质相似；Xe吸附能力较强。低温下难以去除的CH₄可在高温下氧化去除。因此，可根据混合气体中各组分性质的不同实现杂质气体的去除和目标气体Kr、Xe的回收测量。     

核粘结材料动电学去污试验研究

本文主要评价用于从粘结材料中去除放射性核素的动电学方法的效率。文章分2个部分：第一部分将用作试验的灰泥试样做均匀污染，为此，用外电场控制放射性元素（铯）的侵入；第二部分是从被污染的灰泥试样中去除放射性元素（铯），在此期间使用相同的电场做驱动力，试验中没有探测到电渗现象。在这2个阶段，对阴极液和阳极液中钙含量和铯含量进行了分析，并对各阶段末期试样中铯含量进行了测量。在试验期间，除电流外，还测量了pH值和电导率。最后，依据去污因子描述了动电学去污方法的效率，达到了预期的效果。     

功能化石墨烯吸附模拟反应堆冷却剂中银的研究

设计合成了四氧化三铁/石墨烯/聚乙烯亚胺复合材料（PMRGO），通过红外光谱、透射电镜、拉曼光谱和XPS等手段表征了PMRGO的化学组成和结构，并研究了该材料在模拟压水堆冷却剂环境下对银离子和银胶体的吸附性能。结果表明，PMRGO在模拟冷却剂条件下对银有良好的吸附性能，对银的吸附在pH=3~8范围内随pH值的升高而增大。随着银初始浓度的增大，PMRGO对银的吸附率逐渐升高。当银初始浓度为5 mg/L时，PMRGO对银离子吸附24 h后基本达到平衡，吸附量可达136 mg/g；对银胶体吸附30 min后基本达到平衡，吸附量可达169 mg/g。吸附等温线符合Langmuir方程，吸附动力学可用准二级动力学方程来描述。     

Removal of uranium(VI) from aqueous solution using graphene oxide functionalized with diethylenetriaminepentaacetic phenylenediamine

A novel chelator diethylenetriaminepentaacetic phenylenediamine (DTPAA) was successfully synthesized using p-phenylenediamine and diethylenetriaminepentaacetic acid. The as-synthesized DTPAA was covalently bonded to a supporting matrix of graphene oxide (GO), and a composite material (GO-DTPAA) was obtained. The structure of GO-DTPAA was characterized using Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and X-ray diffraction (XRD). The morphology was observed using scanning electron microscope (SEM) and Raman spectroscopy. The adsorption of uranium(VI) from aqueous solution was investigated using GO-DTPAA via batch experiments. Results indicated that GO-DTPAA was a highly efficient absorbent for the removal of uranium (VI) from aqueous solution at pH 6.5. Kinetics and adsorption isotherm investigations revealed that the adsorption process was well-fitted by pseudo-second-order kinetics and by the Langmuir isotherm. The adsorption capacity of GO-DTPAA was as high as 485.0 mg·g^?1 at 298.15 K, which was far greater than that of pristine GO (97.3 mg·g^?1) at the same temperature.     

偕胺肟功能化水热碳微球对铀的吸附性能

为在碳微球表面引入偕胺肟基团,采用丙烯腈接枝淀粉为原料,通过水热法成功制备偕胺肟功能化水热碳微球(HTC-AO),并研究了HTC-AO对水溶液中铀的吸附性能,HTC-AO对铀吸附的最佳pH=6.0,吸附量最大为455.6mg/g,吸附过程符合Langmuir等温方程和准二级动力学方程。热力学研究表明,吸附过程为自发吸热过程。选择性研究结果表明,在多种离子共存的情况下HTC-AO对铀具有很高的选择性。     

葵花籽壳对溶液中铀酰离子的吸附

选取农业副产物葵花籽壳作为吸附剂,研究其对溶液中铀酰离子的吸附性能。用元素分析、扫描电镜、红外光谱分析等方法对吸附铀前后的葵花籽壳进行分析和表征,通过静态实验分别研究了时间、温度、pH值、铀酰离子初始浓度、葵花籽壳用量等因素对吸附效果的影响。结果表明:吸附的适宜pH为5.0~6.0,35℃下,当铀溶液初始质量浓度为50mg/L,溶液pH=5.0,葵花籽壳质量浓度为1.00g/L时,饱和吸附量可达29.2mg/g。     

稻壳对铀吸附性能的研究

采用稻壳粉末作为吸附剂,进行了模拟含铀废水中U(Ⅵ)吸附实验的研究,考察了稻壳的粒度、溶液的pH、初始浓度、吸附时间、温度及稻壳用量等因素对铀吸附去除率的影响,分析了吸附过程的反应动力学和等温吸附规律,并用扫描电镜、红外光谱及能谱图分析了吸附机理。结果表明：稻壳粉末对铀的吸附平衡时间为4h,且吸附剂粒度越小、温度越高、投加量越大、溶液pH=5左右时越有利于铀的去除;稻壳对U(Ⅵ)的吸附动力学行为可用准二级吸附速率方程来描述,相关系数R²=1;吸附过程符合Freundlich等温吸附方程,相关系数R²=0.9954;稻壳吸附U(Ⅵ)使表面形态发生变化,与U(Ⅵ)相互作用的基团主要是羟基、羧基、P—O和Si—O。综合看来,稻壳对U(Ⅵ)的吸附既存在物理吸附,又存在化学吸附,为混合吸附过程。     

β-环糊精交联磁性壳聚糖对U(Ⅵ)的吸附性能及机制研究

利用接枝共聚的方法制备了β-环糊精交联磁性壳聚糖,并将其用于吸附水溶液中的U(Ⅵ),考察了溶液初始pH、吸附时间、温度等因素对U(Ⅵ)去除率的影响。吸附实验结果表明：β-环糊精交联磁性壳聚糖对U(Ⅵ)的吸附平衡时间为60 min;温度越低,吸附剂投加量越大;溶液初始pH在3.0～6.0的弱酸性范围内有利于β-环糊精交联磁性壳聚糖对U(Ⅵ)的吸附。解吸实验结果表明,β-环糊精交联磁性壳聚糖经5次解吸后对U(Ⅵ)的吸附去除率仅下降7.41%。SEM表明,β-环糊精交联磁性壳聚糖表面粗糙。IR分析显示,β-环糊精交联磁性壳聚糖表面的-OH、-NH₂是U(Ⅵ)结合的主要位点,吸附U(Ⅵ)后并未明显改变原有结构。     

Selective adsorption of trivalent actinides from lanthanides onto activated carbons in acidic aqueous solution

Adsorption of trivalent actinides (An(III)) and lanthanides (Ln(III)) in acidic aqueous solution using activated carbons was investigated. Activated carbons exhibited significantly selective adsorption to An(III) over Ln(III) in acidic aqueous solution from about pH 1-4, independently of the starting materials, activation methods and specific surface areas.     

负载Ce~(4+)的脲醛树脂吸附剂的除氟性能

在传统方法合成的脲醛树脂中负载Ce~(4+)形成新型的除氟吸附材料(Ce-UF)。通过静态实验的方法,对实验的影响因素如pH、温度、其他干扰离子等进行研究。实验结果表明,在25℃下,Ce-UF吸附氟离子的理论最大吸附容量为40.2mg/g,Ce-UF吸附氟离子的吸附过程更符合二级动力学模型;Langmuir等温吸附模型适合模拟吸附过程;Ce-UF吸附氟离子的过程为离子交换为主的吸附过程。对吸附剂进行SEM、FTIR、XRD以及等电点分析探究其吸附机理。吸附剂可以使用NaOH进行再生,再生后的吸附剂依旧具备较高的除氟性能。现阶段的研究表明该吸附材料在处理含氟废水中具有潜在的工业应用价值。     

Plasma-facilitated modification of pumpkin vine-based biochar and its application for efficient elimination of uranyl from aqueous solution

An acrylic modified pumpkin vine-based biochar (p-PVB-PAA) is synthesized by non-thermal plasma-grafting modification of pumpkin vine-based biochar (PVB) for the removal of uranyl from an aqueous solution. Microscopic characterization reveals that compared to PVB the surface of p-PVBPAA has more oxygen-containing functional groups by strong chemical bonding and the specific surface area is increased to 275.3 m² g⁻¹ from 3.8 m² g⁻¹. It is found that p-PVB-PAA showed a much higher maximum adsorption capacity for uranyl from aqueous solutions than PVB, which were 207.02 mg g⁻¹ and 67.58 mg g⁻¹ at pH=5 and 298 K, respectively. Moreover, the adsorption behavior follows a pseudo-second-order kinetics model and the Langmuir adsorption model. Additionally, macroscopic experiments and spectroscopic studies verified that the significantly improved adsorption performance of the p-PVB-PAA is due to surface complexation and electrostatic interactions. Furthermore, the very high removal efficiency and excellent regeneration ability (the percentage of the removal still remained at nearly 90% after five cycles) makes this low-cost, easily obtained, and environmentally friendly material attractive for commercial application.     

Efficient removal of Co(Ⅱ) from aqueous solution by titanate sodium nanotubes

In this paper,a novel material for Co(Ⅱ)adsorption,titanate sodium nanotubes(Na_2Ti_2O_5-NTs)were synthesized and characterized,and then they were used to remove Co(Ⅱ) from aqueous solution and compared with titanic acid nanotubes(H_2Ti_2O_5-NTs) and potassium hexatitanate whiskers(K_2Ti_6O_(13)).The results showed that the adsorption of Co(Ⅱ) on the materials was dependent on p H values and was a spontaneous,endothermic process.Specifically,Na_2Ti_2O_5-NTs exhibited much more efficient ability to adsorb Co(Ⅱ) from aqueous solution,with the maximum adsorption capacity of 85.25 mg/g.Furthermore,Na_2Ti_2O_5-NTs could selectively adsorb Co(Ⅱ) from aqueous solution containing coexisting ions(Na~+,K~+,Mg~(2+),and Ca~(2+)).The results suggested that Na_2Ti_2O_5-NTs were potential effective adsorbents for removal of Co(Ⅱ) or cobalt-60 from wastewater.     

铀酰在氧化石墨烯和碳纳米纤维上吸附的研究进展

铀是核能利用过程中（包括铀矿开采加工、乏燃料后处理和放射性废物的处置等）存在的重要元素之一。铀酰(UO²⁺₂)具有很好的水溶性易于在环境中扩散、迁移与转化。由于其放射性和化学毒性，铀酰进入环境中将对生物和人类造成潜在的威胁。因此，开发新型的纳米材料对水中铀酰的治理具有非常重要的意义。本论文评述氧化石墨烯(GO)、碳纳米纤维(CNF)及其复合材料对铀酰的吸附过程，为实际含铀废水的治理提供理论依据，为我国核能可持续发展和核环境的保护提供技术支持。