偕胺肟基聚乙烯无纺布的制备及其铀吸附性能

以聚乙烯(PE)无纺布为基材,通过电子束预辐射接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯,然后依次与乙二胺、马来酸酐反应,再经过偶氮二异丁腈引发丙烯腈聚合,最后经过偕胺肟化成功地制备了一种新型偕胺肟基PE无纺布吸附材料(PE-g-AO)。通过全反射红外光谱仪、X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜对PE无纺布改性前后的化学结构和微观形貌进行了表征。结果表明:PE-g-AO无纺布对模拟含氟含铀溶液中铀酰离子的吸附容量为71.92 mg/g (铀初始浓度:20 mg/L;NaF:2.0 g/L;吸附剂:0.2 g/L;吸附时间:216 h);当吸附剂用量为1.0 g/L时,溶液中的铀酰离子基本被全部吸附,残留浓度为0.04 mg/L,达到国家排放标准;该吸附材料在UO_2~(2+)、Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+、Na~+多离子溶液中对UO~2~(2+)离子具有较好的铀吸附选择性。     

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。     

水合五氧化二锑-磷钼酸铵对锶、铯的吸附性能研究

研究多种因素对水合五氧化二锑(HAP)及水合五氧化二锑-磷磷钼酸铵(HAP-AMP)制备的影响,在实验条件下找到了HAP及HAP-AMP的最佳制备工艺。分别考察了HAP对Sr~(2+),HAP-AMP对Sr~(2+)、Cs~+的吸附性能。结果表明:在实验条件下,HAP对Sr~(2+)的最大吸附量可达0.73 mmol/g,而HAP-AMP对Sr~(2+)、Cs~+的最大吸附量可分别达到0.47 mmol/g和0.32 mmol/g;同时,HAP-AMP对Sr~(2+)、Cs~+的吸附还有显著的选择性。     

硅胶负载焦磷钼酸锆吸附剂的制备及对铯的吸附

采用两步法合成硅胶负载焦磷钼酸锆吸附剂(ZrMoPP-SiO_2),通过XRF、SEM、TEM、XRD、BET、XPS等方法对吸附剂进行了表征。同时,考察了竞争性离子的存在、酸度的变化对ZrMoPP-SiO_2吸附铯的影响。结果表明:K~+、Na~+、Mg~(2+)、Fe~(3+)、Ca~(2+)五种竞争性离子的存在以及溶液酸度的变化基本不影响吸附剂的吸附性能,并且ZrMoPP-SiO_2对铯的吸附等温线符合Langmuir模型以及吸附动力学符合假二阶动力学方程。吸附铯后,材料ZrMoPP-SiO_2的XPS也显示有铯的存在,表明材料对铯有吸附作用。结果表明,ZrMoPP-SiO_2具有一定的工业应用前景。     

层状金属硫化物硫化锡钾的制备及其对Sr~(2+)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Sr~(2+)初始浓度对KSnS吸附Sr~(2+)的影响。结果表明,在40℃、pH=7.25、Sr~(2+)初始浓度为5.5 mg/L的条件下,KSnS对Sr~(2+)的吸附平衡时间约为35 min,Sr~(2+)去除率为99.62%。吸附反应可操作pH值范围较宽,5pH10时,Sr~(2+)去除率保持在80%以上。溶液中含有K~+、Na~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)等共存离子时,二价离子的干扰大于一价离子。KSnS对Sr~(2+)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。     

辐射接枝改性制备功能无纺布用于酸性溶液中Au(Ⅲ)的选择性吸附

为实现酸性溶液中Au(Ⅲ)的选择性回收，本研究以聚乙烯/聚丙烯（PE/PP）皮芯结构无纺布为基材，通过丙烯腈与丙烯酸的辐射接枝以及硫化钠改性制备得到含硫代酰胺基和羧基的双官能化无纺布吸附材料。通过红外光谱、热重分析、扫描电镜、能谱分析、接触角测定、X射线光电子能谱和X射线衍射等测试对改性无纺布的结构与性能进行表征。通过批量吸附试验对改性无纺布的吸附性能进行测定。结果表明：改性无纺布在较宽pH范围（2～7）内具有良好的Au(Ⅲ)吸附能力；在共存金属离子体系中具备良好的Au(Ⅲ)选择性，选择系数介于55.00～2 429.17，金回收率可达98.5%；改性无纺布的饱和Au(Ⅲ)吸附容量为133.91 mg/g，吸附行为符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型；Au(Ⅲ)在吸附中可被还原为以晶体形式存在的Au(0)；通过对吸附后样品的简单高温处理可去除吸附材料，实现金的回收。     

磁性功能改性杯[4]芳烃胺肟衍生物及其对铀的吸附特性

以氨基化改性磁性纳米Fe_3O_4粒子为载体,将杯[4]芳烃胺肟衍生物进行磁性功能化改性,制备得到立体构象稳定、与UO_2~(2+)空间配位构型匹配的杯[4]芳烃胺肟衍生物磁性功能材料(MFM-AOCA)。并采用红外光谱、扫描电镜进行了结构表征。考察了溶液pH值、铀初始浓度、MFM-AOCA用量和吸附时间等因素对吸附的影响。结果表明:杯[4]芳烃胺肟衍生物磁性功能修饰后,具有较大的比表面积,其吸附铀的最佳条件是pH值为3.5、铀初始浓度为40 mg/L、吸附剂用量为40 mg和吸附时间为3.5 h。吸附动力学模型和吸附等温模型研究表明,MFM-AOCA对铀的吸附动力学过程符合准二级动力学模型,所得到的相关系数大于0.99;吸附等温线符合Langmuir等温线模型,其最大理论吸附量为141.28 mg/g。使用3种不同的解吸剂对MFM-AOCA解吸再生6次后,其对铀的吸附率均在80%以上,说明该MFMAOCA具有良好的再生性能。     

一维普鲁士蓝/硅藻土复合材料对Cs~+的吸附

含~(137)Cs的放射性废水处理在核能及核技术应用中具有重要意义。以表面活性剂十六烷基三甲基溴化钾和十二烷基磺酸钠为模版,合成了一维结构的普鲁士蓝并将其附着在硅藻土表面,制备成一维普鲁士蓝/硅藻土复合材料;在不同的温度、吸附时间、pH值下,分别探究了一维普鲁士蓝/硅藻土复合材料对Cs~+的吸附性能,并研究了溶液中其他阳离子对吸附的影响。结果表明:一维普鲁士蓝/硅藻土对Cs~+的吸附能力随温度(293～318 K)的升高而增加(从42.4 mg/L到61.6 mg/L),其吸附行为符合Langmuir等温线和准二级动力学方程。     

钛酸钠纳米材料制备及其对Cs~+吸附的影响

利用一步水热法合成了钛酸钠纳米吸附材料。透射电镜和X射线衍射研究结果表明,水热反应条件为100~150℃、48h时,合成的材料为层间距为0.91nm的多层纳米管(TNT)结构;水热反应条件为180℃、48h时,合成的材料为层间距为0.84nm的多层纳米片(TNS)结构。静态吸附实验结果表明,层间距为0.91nm的TNT结构对Cs~+的最大吸附容量可达263.85mg/g;而层间距为0.84nm的TNS结构对Cs~+的最大吸附容量为241.67mg/g。同时还分别对pH值对吸附的影响及吸附动力学进行了研究。     

聚丙烯腈基钛酸钾球形复合吸附剂的制备及其对Sr~(2+)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、Sr~(2+)初始浓度等对PAN-KTiO吸附Sr~(2+)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Sr~(2+)的吸附平衡时间约为24 h,PAN-KTiO吸附Sr~(2+)时,溶液最佳pH值约为6.55;Ca~(2+)、Mg~(2+)对Sr~(2+)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Sr~(2+)的吸附动力学过程,而Langmuir模型能更好地描述PAN-KTiO对Sr~(2+)的吸附等温线;PAN-KTiO对Sr~(2+)的吸附过程是以化学吸附为主的单分子层吸附,PAN-KTiO对Sr~(2+)的饱和吸附容量可达53.850 mg/g。     

Potential application of a nanocomposite:HCNFe@polymer for effective removal of Cs (I) from nuclear waste

This study highlights new opportunities for the preparation of Cobalt Hexacyanoferrate(CoHCNF)@poly aniline nanocomposite as an adsorbent to efficiently remove Cs (I) ions from water. A chemical co-precipitation method was utilized to prepare CoHCNFe@poly aniline nanocomposite nanostructure. The TEM and SEM images of the product showed that it consists of semi-spherical particles with sizes ranging from 50 to 500 nm. Experimental parameters affecting Cs (I) sorption such as pH, adsorbent dosage, contact time, initial concentration of metal ion and temperature were studied. The maximum adsorption capacity (q) for cesium ions obtained from the Langmuir model at room temperature and 60 °C were 92.12 and 181.81 mg g⁻¹ respectively. It is clear that this adsorbent has effective removal properties for adsorption of Cs(I) from radioactive waste compared with other adsorbents.The kinetic data were analyzed by the pseudo-first-order and the pseudo-second-order kinetic models; consequently, the pseudo-second-order model was the best to describe the adsorption of Cs (I) ions. The equilibrium data were fitted to the three isotherm models: Freundlich, Langmuir and Dubinin–Radushkevich (D–R), and as a result the Langmuir model produced the best fit for the experimental data. Thermodynamic parameters showed that the adsorption of Cs (I) ions onto the nanocomposite was endothermic and spontaneous. The mechanism of Cs (I) ions sorption was discussed.     

钨掺杂的提铯离子筛的制备及离子交换性能研究

以ZrOCl₂、Na₂MoO₄、Na₂WO₄、K₄P₂O₇为原料,通过沉淀反应、Cs⁺嵌入、固位、抽出等一系列程序合成了用于提取铯的钨掺杂离子筛(W-Cs-IS),研究了W的掺杂比例对离子筛Cs⁺交换性能的影响。用X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）及能谱分析（EDS）、氮气吸附-解吸等手段表征了产物的微观结构,并测试了其耐酸性。结果表明：掺杂的W部分存在于产物表面,Mo包藏于内部;离子筛由不规则颗粒及膜状部分组成,具有微孔结构,微孔尺寸约为20 nm;在HCl和HNO₃中均显示出良好的耐酸性。W掺杂有利于提高离子筛的交换性能。随着掺杂比例的增加,离子交换容量先提高后基本不变,在中性（pH=6.98）和酸性（pH=1.05）条件下分别可达到1.66 mmol/g和1.47 mmol/g。W-Cs-IS对模拟高放废液中的Cs⁺和Sr²⁺具有较高的选择性,可同时将Cs⁺和Sr²⁺从高放废液中提取出,对模拟高放废液中Cs⁺的提取率可达到88.2%。     

球形亚铁氰化镍钾聚丙烯腈吸附剂的制备及应用

制备了以聚丙烯腈（PAN）为骨架、亚铁氰化镍钾（KNiFC）为核心的球形复合吸附剂(KNiFC/PAN),并通过X射线衍射仪、金相显微镜和电感耦合等离子体质谱仪等手段对该吸附剂进行了分析表征。采用批式实验,研究了硝酸浓度、Na⁺、NH⁺₄、接触时间等对KNiFC/PAN吸附Cs⁺的影响,研究了吸附过程的反应动力学和吸附等温线。结果表明,该吸附剂对Cs⁺的典型吸附分配系数（K_d）为104~105 mL/g,平衡时间小于5 min;硝酸浓度小于1.0 mol/L时,K_d值基本不变,之后随酸度增加,K_d值逐步减小;随着Na⁺浓度增加K_d值逐步减小;NH⁺₄对Cs⁺的吸附有明显的竞争。KNiFC/PAN对Cs⁺的等温吸附较符合Langmuir模型,饱和吸附容量可达127 mg/g;吸附动力学符合准二级动力学模型;KNiFC/PAN对Cs⁺的吸附为化学吸附。柱实验表明,该吸附剂可用于柱实验,操作方便,可将低放废液净化至¹³⁷Cs活度浓度小于10 Bq/L,处理能力大于17 500倍床容积,可为低放废液的深度净化提供技术支持。     

改性稻秆吸附U(Ⅵ)的特性研究

通过静态吸附实验,以稻秆为吸附剂、含U(Ⅵ)溶液为吸附质,研究了吸附剂改性方法、吸附剂用量、溶液pH值、吸附温度等因素对稻秆吸附U(Ⅵ)效果的影响,探讨了改性稻秆吸附U(Ⅵ)的热力学、动力学性质。实验结果表明,用0.5mol/L NaOH能够对稻秆进行有效改性,在吸附pH=4.0、吸附时间为180min、改性稻秆投加量为5~8g/L、室温条件下,改性稻秆吸附U(Ⅵ)可达到较好吸附效果,U(Ⅵ)去除率达到99.72%;但随着铀初始质量浓度的增加,U(Ⅵ)去除率降低。改性稻秆吸附U(Ⅵ)的热力学过程遵循Langmuir等温吸附方程,相关系数r2=0.989 9;改性稻秆吸附U(Ⅵ)的动力学过程符合准二级动力学方程,相关系数r2达到0.999 2。     

钛硅酸钠（Na2Ti2O3SiO4·2H2O）对Cs的吸附热力学分析

钛硅酸钠(Crystalline Sillicotitanate, CST)对铯（Cs）的吸附热力学分析是研究钛硅酸钠吸附铯机理的重要途径之一。本工作通过研究不同温度下CST与不同浓度CsNO₃溶液反应,测定反应前后Cs⁺的浓度变化,得到了一系列参数。结果显示,不同的反应温度对应不同的饱和吸附量,当温度为298.15 、313.15和328.15 K时,饱和吸附量分别为212.8、217.4和232.6 mg/g。分别用Langmuir方程和Freundlich方程对实验数据进行拟合,结果表明,此吸附过程更符合Langmuir等温吸附。在不考虑温度对吸附焓和吸附熵影响的前提下,计算得到吸附焓ΔH=21.28 kJ/mol,ΔS=89.18 J/K/mol以及ΔG<0。以上结果表明,CST对Cs的吸附过程是一个自发进行、既有物理吸附又有化学吸附的吸热反应。     

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。     

Alkali Hydrothermal Synthesis of Zeolites from Coal Fly Ash and Their Uptake Properties of Cesium Ion

Zeolites were synthesized from coal fly ash by hydrothermal treatment with KOH solutions. K-H zeolite (K₂Al₂Si₄O₁₂-nH₂O) was produced under optimum conditions of 160°C, 3 d, 1 M (=mol/dm³) KOH and liquid-solid ratio of 15cm³/g. The uptake behavior of radioactive cesium for the products was investigated by batch and column methods. The uptake equilibrium of Cs+ for the above product was attained within 2h yielding the distribution coefficient of above 10⁴ cm³/g. The uptake of Cs⁺ was followed by a Langmuir adsorption isotherm and the maximum uptake capacity was estimated to be 3.34 mmol/g. The successive removal of Cs⁺ was accomplished through the column packed with granular composites of product-alginate gel polymer.     

无机锶吸附剂的制备及其应用

为了去除放射性溶液中的90Sr,采用高锰酸钾和氯化锰的水溶液在pH=10~12、60℃的水浴中反应制备了一种MnO2吸附材料,并用X射线衍射法对其进行了初步分析和表征,该样品为α-MnO2和γ-MnO2的混合晶相。采用静态实验对该吸附剂进行研究,并将其与9种常见的天然锶吸附材料进行比较。结果表明:该吸附剂对90Sr的吸附效果明显好于常用天然吸附材料;其对90Sr的吸附速率非常快,约20min即可吸附平衡,且具有较高的理论饱和吸附容量(Q≈0.52mmol/g)和吸附分配系数(Kd),其典型Kd≈104 mL/g;随着硝酸浓度增加90Sr的Kd值迅速降低,当c(HNO3)=0.01mol/L时,Kd≈6×103 mL/g,而当c(HNO3)=0.1mol/L时,Kd值仅为6mL/g,降低了3个数量级;Na+、K+的含量对Kd值的影响较小,随其浓度增加Kd值缓慢降低,但Co2+、Ca2+对锶的Kd值具有较大的影响,随离子浓度增加Kd值快速减小。该吸附剂对模拟和真实放射性废液的90Sr动态去除实验结果表明,其对锶具有很好的吸附性能,可用于去除放射性废水中的90Sr。     

交联海藻酸-亚铁氰化镍钾复合离子吸附剂的制备及其对Cs~+吸附性能研究

通过自制装置制备了交联海藻酸-亚铁氰化镍钾复合离子吸附剂(ALG-KNi FC),用扫描电镜、傅里叶红外光谱、EDS能谱等对吸附剂进行了表征。通过静态吸附实验,研究了吸附时间、pH值、Cs~+初始浓度、共存离子等因素对吸附效果的影响。结果表明,吸附过程在3 h左右达到平衡,吸附剂的饱和吸附容量为190 mg/g,ALG-KNiFC对Cs~+的吸附能力在强酸性和强碱性环境下有所降低;含高浓度的共存金属离子溶液中,NH_4~+对吸附的抑制效果最明显,使ALG-KNiFC对Cs~+的去除率降低了20%左右,其他离子对去除率的影响均控制在10%以内。吸附热力学等模型对吸附机理的分析表明,AlG-KNiFC对Cs~+的吸附属于单分子层化学吸附,吸附速率同时受膜扩散速率和颗粒内扩散速率的控制。