铝皂石胶体对Cs(Ι)的吸附性能研究

以铝皂石胶体为原料,用静态吸附的方法,通过计算吸附量和吸附率,探讨铝皂石胶体吸附Cs⁺时,吸附时间、胶体溶液pH值、溶液中的离子浓度、腐殖酸(HA)的投加量以及吸附时的温度对吸附效果的影响。结果表明:1 mL 300 μg/mL的Cs⁺溶液加入9 mL饱和铝皂石胶体溶液,吸附时间为20 min、溶液pH值为7,腐殖酸(HA)的投加量为3 mg,温度为45 ℃时,铝皂石胶体对Cs⁺的吸附效果最好。溶液中阴阳离子对吸附的抑制作用顺序分别为:CO₃^2-＞HCO₃^-＞NO₃^-＞SO₄^2-,Ca²⁺＞Mg²⁺＞K⁺。铝皂石胶体对Cs⁺的吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir热力学模型,是一个自发吸热的过程。     

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。     

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。     

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。     

杯芳烃双冠醚萃淋树脂对Cs+的吸附性能

利用真空灌注技术合成了萃淋树脂B4DC6/P120,并利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)等手段对材料进行了表征。通过静态吸附实验,研究了接触时间、HNO₃浓度、温度和共存离子对B4DC6/P120吸附Cs⁺性能的影响,并通过动态吸附实验研究B4DC6/P120对Cs⁺的穿透曲线。结果表明：B4DC6/P120对Cs⁺的吸附平衡时间约为24 h,吸附过程符合准一级动力学方程;吸附性能随着酸度的升高先增大后减小;升温有利于吸附;该吸附剂对Cs⁺具有较高的吸附性能和选择性,对大部分离子分离因子大于10。B4DC6/P120对Cs⁺的动态去除结果表明,其对Cs⁺具有良好的吸附性能,可用于去除放射性废水中Cs⁺。     

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。     

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。     

一维普鲁士蓝/硅藻土复合材料对Cs+的吸附

含137Cs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。     

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。     

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。     

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。     

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~+。     

焙烧态镁铝水滑石对I~-的吸附行为研究

采用共沉淀法制备了镁铝水滑石,并利用XRD、FT-IR和SEM对材料进行了表征。在此基础上,系统研究了不同焙烧温度、初始pH值、振荡时间、初始I~-浓度等对焙烧态镁铝水滑石吸附I~-性能的影响。结果表明:500℃焙烧条件下所制备的镁铝水滑石CLDH-500对I~-的吸附性能最优。在初始I~-浓度为500mg/L、初始pH=6.0的条件下,8h达到吸附平衡,最大吸附容量为217.22mg/g。对吸附过程用准一级、准二级动力学模型和粒内扩散模型模拟。结果显示,其吸附过程符合准一级动力学模型和粒内扩散模型(R~20.96);Langmuir模型拟合结果(R~20.99)显示,I~-在CLDH-500上为单分子层吸附。该研究结果可为放射性废液中I~-的去除提供技术和理论支持。     

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%。     

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。     

CuFC吸附-微滤工艺处理含~(137)Cs废水

采用单级亚铁氰化铜(CuFC)吸附-微滤工艺去除实验模拟废水中的~(137)Cs,研究废水中~(137)Cs初始活度浓度(C0)、吸附时间、pH值、竞争离子以及CuFC投加量对去污因子的影响。分别用去离子水、地表水和海水配制模拟废水,当模拟废水中~(137)Cs的初始活度浓度分别为4.24×10~5、2.84×10~5、2.84×10~5 Bq/L,吸附时间为90min,pH值为7,CuFC投加量为80 mg/L,不投加竞争离子时,本工艺的去污因子分别达到2.06×10~4、1.62×10~4和9.36×10~1,说明CuFC吸附-微滤工艺是一种高效的含~(137)Cs废水处理工艺,且具有可观的应用前景。