基于DBS改性的硅基DtBuCH18C6吸附剂的制备及其对Sr(Ⅱ)的吸附性能研究

为实现高放废液中核素⁹⁰Sr的分离提取,采用十二烷基苯磺酸(DBS)对4′,4′(5″)-二(叔丁基环己基)-18-冠-6(DtBuCH18C6)进行了改性修饰,合成了新型大孔硅基冠醚吸附剂,并通过SEM、TG-DTA、FT-IR等方法对其进行了表征。结果表明：即使在7 mol/L硝酸环境下,吸附剂中DtBuCH18C6的泄漏量也小于2.03%,有较好的化学稳定性;DBS作为配阴离子促进了DtBuCH18C6与Sr(Ⅱ)的络合,在0.5 mol/L硝酸条件下Sr(Ⅱ)的分配系数提高了约10倍(355.02 cm³/g),且在高酸条件下与硝酸离子呈现协同作用;吸附剂对Sr(Ⅱ)的选择吸附性强,吸附过程符合准二级动力学方程及Langmuir吸附模型,最大饱和吸附容量可达到42.13 mg/g。以1 mol/L硝酸作为洗脱剂,洗脱剂与吸附剂的比例设置为0.90 L/g,接触时间为5 h的条件下,约79%的Sr(Ⅱ)可从吸附剂中洗脱下来,说明吸附剂可重复利用。     

坡缕石对Sr(Ⅱ)的吸附热力学研究

采用静态吸附法研究了坡缕石对水溶液中Sr(Ⅱ)的吸附热力学特征,并考察了时间、溶液pH值和离子强度对吸附效果的影响。结果表明：Sr(Ⅱ)在坡缕石上的吸附受pH值和离子强度的影响明显;坡缕石对Sr(Ⅱ)的吸附主要通过表面络合和离子交换进行;吸附过程符合Lagergren准二级速率方程;吸附等温线符合Freundlich和D-R模型,升高温度有利于吸附反应的进行;热力学参数ΔH°、ΔS°和ΔG°的计算结果表明,坡缕石对Sr(Ⅱ)的吸附是自发进行的吸热反应。     

基于硅基冠醚分离90Sr的辐照性能研究

吸附剂的辐射稳定性是评价其在高放废液中实际应用的重要指标。采用旋转蒸发减压法将4′,4′(5″)-二(叔丁基环己基)-18-冠-6(DtBuCH18C6)担载至硅基载体中,合成大孔硅基冠醚吸附剂。研究吸附剂在⁶⁰Co-γ辐照条件下对Sr的吸附性能及重复利用性能。通过扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）和压汞（MIP）对吸附剂进行表征。结果表明：吸附剂粒径为100 μm,分布概率最高为28.12 nm,孔隙率为56.66%。当γ辐照吸收剂量>100 kGy后,吸附剂的FT-IR图谱中观察到羰基的吸收峰,但冠醚特征的C—O—C伸缩振动吸收峰无明显变化。吸附过程符合Langmuir模型,吸附量随着吸收剂量增加而降低。当吸收剂量<100 kGy时,辐照对吸附剂的Sr吸附量的影响<15%,但吸收剂量达到500 kGy后,饱和吸附量仍达到0.16 mmol/g。以去离子水作为洗脱剂经过5次吸附-解吸后,吸附剂效果仍高达88.9%,具有较好的重复利用性。     

新型冠醚-膦酸锆材料的制备及其对锶吸附性能研究

为高效分离锶元素,本文采用直接反应插层的方法将4-氨基苯并-18-冠-6引入α相磷酸锆层间获得新型冠醚@膦酸锆复合材料（D-AM-ZrP）。通过控制反应过程中无机磷与有机膦的比例获得具有花状形貌及有序结构的D-AM-ZrP。该材料可有效的结合α-ZrP与4-氨基苯并-18-冠-6的优势,在复杂体系中对Sr²⁺具有良好的吸附性和选择性,在弱酸性条件下对Sr²⁺的吸附容量达到136.42 mg·g^-1,优于未插层的α-ZrP(28.17 mg·g^-1)。     

碳基吸附剂对氢同位素的吸附行为研究(Ⅱ)

研究了液氮温度下活性炭(AC)、碳分子筛(601)和碳纳米纤维(CNF)对H2、D2的吸附等温线,采用2种Langmuir模型对它们吸附H2、D2的等温线进行了理论计算.研究结果表明:在液氮温度下,3种碳基吸附剂对氢同位素的吸附等温线遵从Langmuir 单分子层吸附模型,符合按活性点分类的定点吸附机制;吸附等温线可用Langmuir 多项式理论模型进行准确计算.     

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。     

不同处理方式对生物炭吸附Sr(Ⅱ)的影响机制

生物炭是一种常见的优质吸附剂,但生物炭中的灰分会遮盖其表面的官能团及填充孔道,从而影响生物炭的吸附性能。为了探明生物炭中灰分对Sr(Ⅱ)吸附性能的影响,以玉米秸秆为原料,在绝氧条件下、不同裂解温度下制备生物炭样品,并选用水、氢氟酸及王水对生物炭样品进行处理,然后测试各样品对Sr(Ⅱ)的吸附量。最后,采用X射线衍射分析（XRD）、元素分析、比表面积及孔径分布（BET）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）等分析技术,对生物炭及改性生物炭的性质进行表征分析,解析生物炭中灰分组分对Sr(Ⅱ)吸附的影响机制。结果表明：在500 ℃下制备的生物炭对Sr(Ⅱ)的吸附能力较强,且经HF改性处理后其吸附能力提升约15%;各改性样品对Sr(Ⅱ)的吸附均符合准二级动力学模型,且均符合Langmuir模型。分析测试结果表明：HF可大幅度降低生物炭表面的水溶性阳离子与Si元素含量,降低了水溶性阳离子与Sr(Ⅱ)的竞争吸附且暴露更多的吸附位点,提升了生物炭对Sr(Ⅱ)的吸附能力。     

硅基磷钼酸铵吸附剂的合成及其对Cs的吸附

采用孔内结晶法合成了磷钼酸铵二氧化硅吸附剂(AMP/SiO2),通过XRD、BET、EPMA等手段对其进行了表征。研究了接触时间、钠钾钙镁四种共存离子对AMP/SiO2吸附Cs的影响。结果表明,AMP/SiO2对Cs的吸附在10min即可达平衡,且受钾离子的影响较大而受其他三种共存离子的影响较小,吸附过程符合Langmuir吸附模型和假二级动力学方程,在0.6mol/L的钠溶液中对Cs的静态及动态交换容量分别可达0.390mmol/g和0.323mmol/g。     

高吸附活性硅胶对模拟高放废液中锆分离行为的研究

用自制高吸附活性硅胶吸附分离模拟高放废液中的锆,并对吸附机理进行了分析。结果表明：硅胶对锆的吸附选择性高,是因为介质中锆离子具有较高的正电荷;硅胶对锆的静态吸附容量可达０．３４４ｍｍｏｌ／ｇ;用０．２ｍｏｌ／ＬＨ２Ｃ２Ｏ４洗脱硅胶上吸附的锆,洗脱率高于９９％;硅胶单位表面上的羟基数为６．５／ｎｍ＾２,提供了较多的吸附活性位。     

碳基吸附剂对氢同位素的吸附行为研究(Ⅰ)

采用静态压差法研究了液氮温度下碳基吸附剂活性炭（AC）、碳分子筛（601）和碳纳米纤维（CNF）对氢同位素的吸附行为。实验结果表明：601对氢同位素的吸附量为最高，AC次之，CNF最小，并存在明显的同位素效应；吸附量的大小与吸附剂表面活性基团的数量有关；用浓HNO3对碳基吸附剂进行改性处理，在吸附剂表面引入氧杂原子，可增大这类吸附剂对氢同位素的吸附量。     

固相吸附材料DMDODGA/P120对Sr2+的吸附性能

将酰胺荚醚类化合物二甲基二辛基双酰胺荚醚（DMDODGA）利用真空固定化灌注技术固载到多孔吸附树脂P120上,合成了萃淋树脂DMDODGA/P120,并利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、元素分析（C、H、N、O元素）对材料进行了表征。表征结果表明,每100 g P120的孔隙中负载了约531 g DMDODGA,载体P120的结构未有明显破坏痕迹。通过静态吸附实验,研究了接触时间、Sr2+的初始浓度、HNO3浓度、吸附材料与料液的固液比和温度对DMDODGA/P120吸附Sr2+性能的影响,测定了DMDODGA/P120的动力学曲线和等温吸附线;研究了DMDODGA/P120的解吸过程与辐照稳定性;并通过离子交换柱实验测定了DMDODGA/P120对Sr2+的动态穿透点和动态饱和吸附容量。结果表明：DMDODGA/P120对Sr2+的吸附平衡时间约为10 min,吸附过程符合准二级动力学方程,表明该过程为化学吸附;吸附剂对Sr2+的吸附过程是发生在吸附剂均匀表面的单层化学吸附;吸附性能随着酸度的升高先增大后减小;该萃取吸附过程为放热过程;固液比控制在20 g/L左右较为合适;DMDODGA/P120的抗辐照性能较好,在辐射剂量小于等于106 Gy时未有明显辐解。DMDODGA/P120对Sr2+的动态吸附结果表明,交换柱在56个柱体积被击穿,其对Sr2+的总去除率约为5253%。     

纤维素对Co(Ⅱ)的吸附性能

实验采用了静态批式法研究了离子强度、pH值、吸附时间、温度等因素对Co(Ⅱ)在纤维素上吸附性能的影响。结果表明,离子强度和pH对吸附过程有显著影响,在低pH值下,Co(Ⅱ)在纤维素上的吸附主要通过外层络合和离子交换,在高pH值下,主要通过内层络合和表面沉淀。利用Langmuir和Freundlich模型对吸附等温线进行拟合研究,表明Freundlich可以更好的拟合吸附行为。升高温度有利于Co(Ⅱ)在纤维素上的吸附,由热力学数据(ΔH-〇,ΔS-〇和ΔG-〇)计算结果得知,Co(Ⅱ)在纤维素上的吸附是个自发且吸热的过程。     

SiO2纳米干凝胶对锆的动态吸附

研究了模拟高放废液中的锆在成型后的SiO2纳米干凝胶上的动态吸附行为。结果表明低流速、温度低、酸度高、SiO2干凝胶的颗粒小时,交换柱穿透得较慢;反之,穿透较快。SiO2纳米干凝胶对Zr的吸附选择性高,模拟高放废液中的Fe和Mo略有吸附,其它元素不被吸附。     

18-冠-6/LA/Fe3O4复合磁性纳米粒子的制备及其吸附性能研究

Fe₃O₄磁性纳米粒子（MNPs）比表面积大、吸附能力强,且在外磁场作用下易于液固分离,冠醚具有对铀酰离子选择性配位的能力。本研究制备了兼具两者特点和优势的18-冠-6/LA/Fe₃O₄复合磁性纳米粒子。其结构经红外（IR）、扫描电镜-X射线能谱（SEX/EDX）、振动样品磁强计（VSM）、热综合分析仪（TGA）进行表征,表明18-冠-6/LA/Fe₃O₄复合磁性纳米粒子的粒径为12～23 nm,饱和磁化强度为56.34 emu/g。用制得的复合磁性纳米粒子对溶液中铀酰离子进行初步吸附实验,在选定的条件下,平衡吸附率达95%,操作方法快速简便,吸附后的磁粒子可方便地进行富集和回收。     

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。     

木屑季铵盐型螯合吸附剂对U(Ⅵ)的吸附性能研究

通过对木屑进行化学改性,制备了木屑季铵盐型螯合吸附剂(MS),用于强化木屑对含铀废水中U(Ⅵ)的吸附性能。对所得MS的晶体结构和表面形貌进行了分析,探索了MS投加量、反应时间、溶液pH值和反应温度对吸附性能的影响,并在此基础上分析吸附机理。结果表明：MS投加量为0.1 g/L、吸附时间为2 h、pH=4.5、吸附温度为30 ℃时,铀去除率达99.7%,较未改性木屑对铀的吸附率提高了26.9%。以0.1 mol/L的HCl溶液作为脱附剂,初次解吸率达99.9%,表明MS具有较好的重复利用性。     

硅基HDEHP吸附剂对硝酸体系中Zr(Ⅳ)的吸附

以多孔二氧化硅聚合物颗粒为载体,采用真空灌注法合成了一种复合型硅基吸附剂HDEHP/SiO_2-P(二(2-乙基己基)磷酸酯,di-2-ethylhexylphosphoric acid,HDEHP),用于吸附硝酸体系中的Zr(Ⅳ)。通过扫描电子显微镜(SEM)、差热-热重分析(TG-DTA)等手段对吸附剂进行了表征。研究了硝酸体系下,吸附剂对Zr(Ⅳ)的吸附选择性以及时间、温度对吸附性能的影响。结果表明:该吸附剂在一定酸度范围内对Zr(Ⅳ)有良好的吸附选择性;吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附平衡时间为15h;吸附等温线符合Langmuir吸附等温线模型;该吸附剂对Zr(Ⅳ)的吸附容量随温度升高而提高,298K时的吸附容量为0.456 mmol/g。HDEHP/SiO_2-P在吸附Zr(Ⅳ)后,用草酸溶液可以有效地将Zr(Ⅳ)解吸下来,解吸率达到98%,解吸的平衡时间在1h以内。     

偕胺肟基改性碳纳米管对铀的吸附性能研究

对多壁碳纳米管（MWNTs）进行偕胺肟基改性,采用透射电子显微镜（TEM）和傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）进行表征,研究了改性前后MWNTs在不同条件下对铀的吸附性能。结果表明,在pH=2～8的范围内,未改性的碳纳米管（raw-MWNTs）与偕胺肟基改性碳纳米管（AO-MWNTs）对铀的吸附容量均是先增大后降低,pH值为5时达到最大。随着铀初始浓度的增大,raw-MWNTs和AO-MWNTs对铀的吸附容量逐渐升高。当铀初始浓度为10 mg/L时,AO-MWNTs对铀振荡吸附30 min后达到平衡,吸附容量可达18.93 mg/g,而raw-MWNTs对铀振荡吸附60 min后趋于稳定,吸附容量可达9.59 mg/g。AO-MWNTs对铀的吸附符合Langmuir和Freundlich模型,最大理论吸附容量为106.38 mg/g。