面包酵母菌对锶离子的吸附行为及其机理研究

采用面包酵母菌为生物吸附剂,进行了模拟含锶废液中Sr²⁺的批量吸附实验研究。分析了液相pH、Sr²⁺初始浓度、菌体加入量、温度等因素对吸附效果的影响,进行了吸附热力学相关分析,并通过红外光谱、扫描电镜等探讨了其吸附机理。结果表明：实验室环境下的最佳吸附条件为pH＝4.5,t＝30 ℃,c₀＝1.0 mmol/L,ρ_m＝4.0 g/L。不同温度下对Sr²⁺的等温吸附结果均很好地符合了Langmuir和Freunlich两个吸附模型,R₂均在0.988以上。不同温度条件下酵母菌对Sr²⁺的吸附反应均能够自发进行,且在一定温度范围（10～30 ℃）内提高温度有利于酵母菌对Sr²⁺吸附反应的自发进行。FTIR与SEM分析结果认为,酵母菌吸附Sr²⁺的过程的确存在化学吸附过程,酵母菌细胞上的多糖、蛋白质酰胺成分更多地参与了对Sr²⁺的吸附过程,且主要以菌体表面活性点位吸附为主。     

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。     

亚铁氰化镍对铯离子的吸附机理研究

亚铁氰化镍（KNiFC）配合物常用于对放射性废水中铯、锶等放射性离子的吸附。本文以Ni(NO₃)₂和K₄Fe(CN)₆为原料通过共沉淀法制备KNiFC配合物,将配合物与CsCl溶液按一定比例混合以吸附溶液中的Cs⁺,通过TEM、原子吸收分光光度计、XRF、XRD、穆斯堡尔谱等手段对KNiFC吸附Cs⁺前后的形貌、结构、吸附化学计量学及各元素的摩尔比进行表征来探讨KNiFC对Cs⁺的吸附机制。结果表明：KNiFC具有粒径约为15～20 nm的椭球形特征,且溶液中的Cs⁺主要通过与KNiFC中的K⁺交换而达到吸附效果;吸附后,KNiFC晶体结构发生了较大变化,但依旧保持了良好的对称性。     

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。     

聚丙烯腈基钛酸钾球形复合吸附剂的制备及其对Sr2+的吸附性能研究

以钛酸钾（KTiO）为有效成分、聚丙烯腈（PAN）为基体,制备了聚丙烯腈基钛酸钾球形复合吸附剂（PAN-KTiO）。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等对PAN-KTiO进行了表征,并通过静态吸附实验,研究了接触时间、pH值、竞争离子、Sr²⁺初始浓度等对PAN-KTiO吸附Sr²⁺效果的影响,分析了吸附过程的反应动力学和吸附等温线。结果表明,PAN-KTiO对Sr²⁺的吸附平衡时间约为24 h,PAN-KTiO吸附Sr²⁺时,溶液最佳pH值约为6.55;Ca²⁺、Mg²⁺对Sr²⁺在PAN-KTiO上的吸附存在较强的抑制作用;准二级动力学方程能更好地描述PAN-KTiO对Sr²⁺的吸附动力学过程,而Langmuir模型能更好地描述PAN-KTiO对Sr²⁺的吸附等温线;PAN-KTiO对Sr²⁺的吸附过程是以化学吸附为主的单分子层吸附,PAN-KTiO对Sr²⁺的饱和吸附容量可达53.850 mg/g。     

类普鲁士蓝KNiFC无机吸附剂 在离子液体中吸附Cs+

研究了类普鲁士蓝吸附剂K₂NiFe(CN)₆(KNiFC)在室温离子液体(RTILs)中对Cs⁺的吸附,包括吸附动力学、吸附等温线、吸附机理,并且研究了配体N,N,N′,N′-四甲基丙二酰胺(TMMA)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、亚甲基二磷酸四异丙酯(TIPMBP)以及共存离子U(Ⅵ)和Th(Ⅳ)对Cs⁺吸附的影响。结果显示：温度为298 K时,Cs⁺的饱和吸附量为40.3 mg/g;温度为338 K时,其饱和吸附量为49.2 mg/g;吸附平衡时间约为18 h。吸附可以很好地用准二级动力学描述,吸附反应为吸热反应。通过对吸附剂进行X射线光电子能谱法（XPS）表征,证明其吸附机理为阳离子交换机理。当Cs⁺、U(Ⅵ)或Th(Ⅳ)共同存在时,会发生吸附竞争。而当在Cs⁺、Th(Ⅳ)或U(Ⅵ)混合溶液中分别加入TMMA、DMF、TIPMBP后,Th(Ⅳ)几乎不被吸附,Cs⁺的吸附量不变;U(Ⅵ)吸附量很小,Cs⁺的吸附量变化不大。当离子液体中Cs⁺、Th(Ⅳ)或U(Ⅵ)共存时,可以通过加入配体来实现类普鲁士蓝KNiFC无机吸附剂对Cs⁺的选择性吸附。     

模拟高盐溶液中硫酸钛水解对Sr的去除研究

研究了硫酸钛在模拟高盐溶液中的水解反应对Sr²⁺的吸附能力并对其水解产物进行了分析。首先,通过电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）对硫酸钛水解过程中对Sr²⁺的吸附能力进行了研究;其次,通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）对硫酸钛水解产物的形貌及结构进行了表征;最后,对该工艺进行了放射性工程热试验验证,验证试验以100 L/h的废液处理规模,连续运行105 h。研究结果表明,随着溶液pH值的升高,硫酸钛水解对Sr²⁺的吸附能力逐渐增强。当pH=13时,吸附能力达到最大值,此时对Sr²⁺的吸附率达99.4%,对Sr²⁺的吸附量为1.67 mmol/g。另外,研究还证明,该吸附过程是短时间内完成的,反应时间对吸附率基本无影响。放射性工程热试验验证了工艺的可行性,试验中⁹⁰Sr的去污因子（DF）达215。     

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。     

聚丙烯腈-亚铁氰化钾钴/钛球形复合吸附剂制备及其对Cs+的吸附性能研究

本文合成了聚丙烯腈-亚铁氰化钾钴/钛球形复合吸附剂（PAN-KCoCF和PAN-KTiCF）,通过静态吸附实验,研究了接触时间、pH值、竞争离子、Cs⁺初始浓度等对PAN-KCoCF和PAN-KTiCF吸附Cs⁺效果的影响,分析了吸附过程的反应动力学和吸附等温线,并用扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线衍射仪（XRD）等对吸附剂进行了分析。结果表明,PAN-KCoCF和PAN-KTiCF对Cs⁺的吸附平衡时间均为16 h,随着pH值的增加,PAN-KTiCF对Cs⁺的吸附量先快速增大,随后趋于平缓,而PAN-KCoCF对Cs⁺的吸附量几乎不变,溶液中含K⁺、Na⁺、NH⁺₄、Ca²⁺或Mg²⁺等竞争离子时,PAN-KCoCF相比PAN-KTiCF对Cs⁺的选择性更高;PAN-KCoCF和PAN-KTiCF对Cs⁺的吸附动力学行为可用准二级动力学方程来描述,表面吸附为动力学控制的主要步骤;吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,为单分子层吸附,PAN-KCoCF和PAN KTiCF对Cs⁺的饱和吸附量分别可达128.370、278.552 mg/g。     

磷钼酸铵/聚丙烯酸复合凝胶吸附剂的合成及对铯的分离

以丙烯酸为基底合成了磷钼酸铵/聚丙烯酸复合吸附剂(AMP-PA)。采用红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）等方法对AMP-PA进行表征。研究了振荡时间、酸度、Cs⁺ 浓度对铯吸附的影响,及多种离子存在下吸附剂对铯离子的选择性吸附。静态实验结果表明：AMP-PA吸附铯大约5 h达到平衡;HNO₃浓度在0~3.0 mol/L范围内对铯的吸附量影响不大,吸附过程符合Langmuir方程,计算得到的最大吸附量达到4.7 mg/g;采用3.0 mol/L NH₄Cl+1.0 mol/L HNO₃解吸,解吸率大约为70%;多种离子存在下对铯离子具有选择性吸附。动态柱实验发现,AMP-PA对铯的吸附量为4.32 mg/g,解吸率约为50.4%。在高浓度杂质离子Na⁺、K⁺、Sr²⁺、Co²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Ca²⁺存在下,AMP-PA柱可以选择性分离铯,在铯的淋洗液中Co²⁺低于检测限,含量最高的Fe³⁺分离因子为3,浓度比起始浓度降低四个数量级。     

预辐射接枝改性无纺布制备铯离子吸附材料

采用预辐射接枝聚合方法制备了4-羟基丁基丙烯酸酯缩水甘油醚(4HBAG)接枝的聚乙烯/聚丙烯(PE/PP)皮芯结构无纺布。用Na_2SO_3对接枝4HBAG的无纺布(PE/PP-g-4HBAG)进行开环反应,改性得到磺酸型吸附材料。在环氧基物质的量转化率52%时获得了磺酸基密度1.4 mmol/g的吸附材料。采用批次吸附和流动吸附对Cs~+的吸附性能进行研究。Cs~+的吸附等温线和吸附动力学表明,吸附过程遵循Langmuir等温线模型和准二级动力学模型。在1 000 SV/h高流速下,Cs~+的最大吸附容量为1.35 mmol/g。在pH=4~10时,吸附率稳定在90%左右,该值随pH值的增加而降低。在Cs~+初始浓度为1 mg/L和10 mg/L的溶液中研究了Na~+对Cs~+吸附率的影响,当Na~+浓度从0增加到20 mmol/L时,Cs~+的吸附率迅速降低。二价和三价金属离子Mg~(2+)、Ca~(2+)和Fe~(3+)对Cs~+吸附更具有阻碍作用。该磺酸型吸附材料在1 000 SV/h的高流速下能快速去除Cs~+。     

用亚铁氰化钾钛从高放废液中去除铯的研究

合成了一种球形亚铁氰化钾钛无机离子交换剂，研究了它对模拟酸性高放废液中铯的离子交换性能。结果表明，该材料具有良好的机械稳定性和水力学性能，对铯的离子交换选择性高。在硝酸盐含量达４５０ｇ／ｌ的模型酸性高放废液中，Ｃｓ＾＋的静态交换容量为１．０ｍｍｏｌ／ｇ（干树脂），动态（柱式流动实验）交换容量为０．８１ｍｍｏｌ／ｇ（干树脂）。     

三聚氰胺磷钼钒酸盐的制备和离子交换性能的研究

一、前言 杂多酸盐是一种无机离子交换剂。文献[1—2]报道了三聚氰胺磷钼酸盐的制备和离子性能的研究。它对~(137)Cs有很高的离子交换容量,是颗粒状的结晶,适合柱分离操作,但淋洗效果和耐辐照性能较差。本文研究了三聚氰胺磷钼钒酸盐(MPMV)的制备方法与对~(137)Cs的离子交换性能,并和三聚氰胺磷钼酸(MMP)的离子交换性能作了对比,得到相应的实验结果。     

芬顿氧化法预处理放射性废离子交换树脂

为了对放射性废树脂进行预处理，使用芬顿试剂对其进行了氧化降解预处理实验研究。通过正交试验获得了实验操作的合理条件：当过氧化氢的初始浓度为4.0 mol/L、亚铁离子的初始浓度为20 mmol/L、反应时间为4 h、反应温度为95 ℃、溶液的初始pH值为2.5时，该法对3种不同的含铀废湿树脂(50 g)均有理想的降解效果。反应进行2 h后废树脂被完全分解，残液中化学需氧量(COD)的去除率达97%以上，由8.0 ～10.0 g/L降至0.2～0.3 g/L，且吸收液中铀含量无明显增加。实验结果表明，芬顿试剂对放射性废离子交换树脂有较好的氧化降解效果。     

聚丙烯腈-钛硅酸钠球形复合吸附剂对Cs+的吸附性能研究

通过静态吸附实验,研究了接触时间、溶液pH值、共存离子、Cs⁺初始浓度等对聚丙烯腈-钛硅酸钠（PAN-NaTS）吸附Cs⁺性能的影响,从动力学、吸附机理和热力学方面对吸附过程进行了分析,并用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)对吸附剂进行了表征。结果表明：PAN-NaTS对Cs⁺的吸附平衡时间约为20 h;最佳pH值为3.90~10.87;溶液中含K⁺、Na⁺、NH⁺₄、Ca²⁺或Mg²⁺时会抑制PAN-NaTS对Cs⁺的吸附。PAN-NaTS对Cs⁺的吸附动力学数据符合准一级动力学方程,且颗粒内扩散和膜扩散共同控制吸附速率,颗粒内扩散是决定吸附速率的关键。PAN-NaTS对Cs⁺的吸附符合Langmuir等温吸附模型,吸附过程为单分子层吸附;PAN-NaTS对Cs⁺的饱和吸附容量可达219-298 mg/g。     

氯化钠-乙酸钠水溶液中放射性核素在粘土矿物和沸石上吸附机理的研究

一、前言 放射性核素在各种屏障材料上吸附分配比的测定及吸附机理的研究,是当前环境放射化学中的重要研究课题之一。放射性核素在硅酸盐矿物上的吸附机理,通常看作是阳离子交换反应。根据离子交换平衡理论,在水相pH值恒定及含有大量钠离子的条件下,放射性核     

Hydrous Titanium Oxide Ion Exchanger, (I)

Abstract

Synthesis of hydrous titanium oxide ion exchanger was tried from three systems: (a) TiCl₄-NaOH-H₂O, (b) ATS (ammonium titanyl sulphate monohydrate)-NaOH-H₂O and (c) TiCl₄-NH₄OH-H₂O. The first method gave the best results under the conditions covered in the present work.

It was found that repeated washing and aging of the hydrous titanium oxide precipitate were indispensable in order to obtain reproducible results, and that this operation further obviated the need of precisely adjusting the conditions for mixing the reagents.

Both the yield of exchanger and the ion exchange capacity of the resulting product increase with concentration of the reagents. A cation exchange capacity of about 3 meq·Na⁺/g could be obtained, which is considerably higher than any corresponding value reported in literature. The value decreased with increasing drying temperature. Irrespectively of the conditions of synthesis, the chemical composition was TiO₂·(2.0–2.2) H₂O, and the impurities contained in the product were found to be less than 0.1%. The exchanger produced is in granular form suitable for use in column operation. It is fairly stable in alkaline solution, and also in mineral acid solutions of <0.1 n concentration.     

壳聚糖修饰碳纳米管对含铁放射性废水的处理

采用稳定性同位素⁵⁶Fe的硫酸亚铁溶液模拟核医学放射性废水中的⁵⁵Fe、⁵⁹Fe、⁵²Fe,研究经壳聚糖修饰的多壁碳纳米管CS-MWNTs对亚铁离子的吸附效果。并研究不同pH值、温度、时间、平衡离子浓度对吸附量的影响。结果表明,在相同条件下,CS-MWNTs相比原始多壁碳纳米管MWNTs吸附量有较大提升。CS-MWNTs与MWNTs在中性条件下的吸附效果均较酸性条件下的好,而在偏碱性条件下,溶液会发生沉淀,吸附不再是主要作用。CS-MWNTs与MWNTs对亚铁离子的吸附作用约在3 h达到平衡,且均为吸热反应。在室温25 ℃、pH＝5条件下,CS-MWNTs和MWNTs对亚铁离子的饱和吸附量分别为51 mg/g和27 mg/g。两种吸附材料的吸附过程均符合Freundlich方程。     

交联壳聚糖-亚铁氰化镍钾球形复合吸附剂制备及其对Cs~+吸附性能研究

通过反相悬浮-溶胶凝胶法制备了壳聚糖-亚铁氰化镍钾(CTS-KNiFC)球形复合吸附剂,分析测试了其对铯离子的选择性吸附性能,并利用傅里叶红外光谱和扫描电镜进行了样品表征。吸附动力学模型分析结果表明,CTS-KNiFC对Cs~+的吸附过程以化学吸附为主。静态吸附实验结果表明,吸附过程在5h左右能达到平衡。当溶液Cs~+初始浓度大于100mg/L时,CTS-KNiFC对铯离子的饱和吸附容量约为70mg/g。溶液的pH值以及溶液中Na~+和Mg~(2+)的共存对吸附效果影响不大,NH_4~+及K~+的存在则会对吸附过程有明显的抑制作用。利用Boyd液膜扩散模型和Weber-Morris颗粒内扩散模型对实验数据进行拟合,结果表明,颗粒内扩散和液膜扩散对吸附速率均有影响。CTS-KNiFC对Cs~+的吸附更符合Langmuir模型,表明吸附过程为单分子层吸附。     

复合无机离子交换材料及其在水体放射性Cs检测中的应用

离子交换法速度快、能与检测仪器联用,已逐渐成为水体中放射性Cs的主要富集方法。由于单一的离子交换材料无法兼顾抗辐照性、强选择性和高吸附速率等性能,因此研发兼顾各种性能的新型离子交换材料将成为提高水体中放射性Cs富集效率的关键。本文通过总结复合无机离子交换材料在水体放射性Cs富集分离方面的研究进展及相关应用,分析了各类复合无机离子交换材料的优缺点,并针对不同复合无机离子交换材料的制备提出了溶胶 凝胶、多孔支撑体和有机物黏接等改进方法。这为制备更高效的复合无机离子交换材料和提高放射性Cs检测的效率提供了参考,也为离子交换法在其他领域中的应用提供了新的思路。