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。     

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。     

放射性废液中钚的耐辐射真菌吸附分离研究

快速、高效、经济地清除放射性污染是核应急处置、污染场址修复的重点研究内容。从放射性污染土壤中提取、遴选出3种耐辐射真菌F3、F7和F16,研究了其对钚的吸附分离性能。3种真菌在弱酸性(pH=0.0~4.2)溶液中对钚均有较强的吸附,吸附率随溶液pH值的增大而升高。25℃下,10 m L pH值1.0溶液中10 ng/m L的钚几乎可被3种真菌完全吸附(吸附率95%),实测F3、F7和F16对钚的平衡吸附容量分别为(11 747±539)、(17 890±757)、(11 946±477)ng/g(干菌),平衡时间约为30 min。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,主要受体扩散、粒内扩散等过程控制。以0.5 mol/L的Na HCO3为解吸剂,可定量回收吸附于微生物上的钚;用3种真菌吸附回收放化实验室高盐度放射性废液中的钚,全程回收率大于99%。     

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。     

新型铯选择性吸附剂的合成及性能

在金属镍粉表面原位合成了与金属基体紧密结合的亚铁氰化镍钾(KNiFC/Ni)吸附剂。经分析,其表面为面心立方晶系的亚铁氰化镍钾(KNiFC),厚度约为40~80nm,晶格参数为0.996 0nm,化学组成可表示为K1.4Ni1.3Fe(CN)6。结果表明:该吸附剂不水解,对137 Cs具有较高的吸附容量,非常快的吸附速率,很高的选择性,Cs的吸附分配系数(Kd)可达105 mL/g,即使在1.0mol/L NaNO3溶液中,Kd值也大于103 mL/g;该吸附剂吸附137 Cs为典型的离子交换机制,NH+4由于具有和Cs+相近的离子半径所以竞争最为强烈。本吸附剂有望用于含铯废液的处理及137 Cs的分离或提取。     

钙-铀-碳酸络合物对红土吸附铀性能的影响

采用静态实验法研究了钙-铀-碳酸络合物对红土吸附铀性能的影响。结果表明:溶液的pH值、总碳酸和钙离子浓度增大会抑制红土对铀的吸附,当pH=7.0,红土投加量为1g/L,钙离子、总碳酸根和初始铀浓度分别为0.4mmol/L、3.8mmol/L和50mg/L时,红土对铀的最大吸附容量约为4.20mg/g。铀在红土上的吸附形态为UO2(CO3)2-2、UO2(CO3)4-3和UO2CO3(aq)。利用铀-碳酸络合物总量c(UCO3)T可预测红土吸附铀的容量qe,c(U-CO3)T与qe呈非线性关系,其方程为qe=18.2(c(UO2+2)·c(CO2-3)(K1+K2c(CO2-3)+K3c2(CO2-3)))0.36。该研究成果可为铀污染土壤的修复和治理提供技术和理论参考。     

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。     

焦磷钼酸锆的合成及其与Cs~+的交换性能研究

以ZrOCl2、Na2MoO4、K4P2O7为原料,合成了一种用于提铯的无机离子交换剂——焦磷钼酸锆(ZMPP),研究了ZrOCl2浓度对产物的结构及Cs+交换性能的影响。用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段表征了ZMPP的微观结构,并测试了其耐酸性。FT-IR谱图表明,其中存在结构水和焦磷酸根。TGA结果显示,在110°C 590°C,焦磷钼酸锆逐渐失去结构水。XRD曲线显示,ZMPP为无定形物质。SEM观察发现,ZMPP为微米尺寸的不规则颗粒,与Cs+发生交换后表面变得光滑。合成的ZMPP具有良好的耐酸性。原料中ZrOCl2浓度对ZMPP的结构无明显影响,但其浓度增大有利于提高ZMPP对溶液中Cs+的交换容量。在中性条件下,当溶液中初始Cs+浓度为13.24 mmol/L时,ZMPP对Cs+的交换容量可达1.329 mmol/g。     

纳米零价铁去除溶液中U(Ⅵ)的研究

采用KBH4还原Fe3+制备纳米级零价铁,去除溶液中以铀酰离子形式(UO22+)存在的六价铀[U(Ⅵ)],考察纳米零价铁(NZVI)投加量、溶液pH值、U(Ⅵ)初始质量浓度以及时间等因素对铀去除效果的影响。实验结果表明:NZVI对U(Ⅵ)有很好的去除效果,当溶液pH=5.5、投加量为1.0 g/L、U(Ⅵ)初始质量浓度为45 mg/L、吸附时间为2.5 h时,对U(Ⅵ)的去除率为98.98%,吸附量为27.22 mg.g-1。     

几种矿物材料对Cs+吸附性能的研究

通过几种矿物材料对Cs 吸附性能的研究,采用间歇法对优选出的合成沸石(ZF)研究其在不同环境条件下(浓度、温度、pH、模拟地下水)对Cs 的吸附性能,为评价中低放核废物处置效果提供一些参考数据。结果表明,ZF对Cs 的平衡吸附容量随Cs 溶液浓度的升高而增大,平衡吸附比随Cs 溶液浓度的升高而降低;平衡吸附容量、平衡吸附比随水相温度的升高而降低;在pH=5~9范围内,pH值对其吸附性能影响不大,但当pH=11时,ZF的吸附性能发生了明显的下降;在不同模拟地下水中,ZF的吸附性能随模拟地下水中化学组成不同而不同;其吸附平衡时间大约在10~15 d。     

丝状真菌F54的分离鉴定及其对铯的吸附特性

从新疆放射性污染土壤样本中,采用微生物分离方法,结合压力试验及吸附实验,获得一株对放射性核素污染具有修复能力的土著丝状真菌F54。通过形态学、分子生物学鉴定及Biolog碳源利用实验,F54为镰刀霉菌属真菌,与Fusarium oxysporum strain ATCC MYA-3931同源性最高。最适宜生长条件是:马铃薯葡萄糖培养基,30℃,pH=7.0。菌株F54吸附Cs+的最佳条件是:pH=7.0,30℃,伴随生长进行吸附约3~4d,吸附率最高能达到约84%,常见金属阳离子K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Al~(3+)、Fe~(3+)对其吸附均有一定的抑制作用。菌株F54能够耐受10kGy的钴源照射,对重金属离子Ni~(2+)、Cr~(3+)、Zn~(2+)、Co~(2+)、Pb~(2+)、Hg~(2+)均有较高耐受性,对放射性137 Cs的吸附率为62%。菌株F54在有较高的重金属离子混合污染的放射性环境中具有一定的修复应用潜能。     

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...     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

模拟吸附放射性同位素137Cs和90Sr的Cd-MOFs材料合成及评价

为吸附后处理产生的高放废液玻璃固化过程中大量的放射性同位素⁹⁰Sr和¹³⁷Cs,采用溶剂热法合成阴离子型金属有机骨架［DMA］2［Cd₃(FDC)₄］·2H₂O,并评价其对锶、铯离子的吸附能力。采用粉末X-射线衍射、傅里叶红外和热重等方法确认Cd-MOFs的结构。扫描电子显微镜结果显示,在吸附Cs和Sr元素后,Cd-MOFs形貌没有发生明显变化。同时荧光发射光谱证实,Cd-MOFs吸附铕离子后,能够很好敏化铕离子,使材料发射出红色荧光。对锶、铯离子吸附实验结果显示,对锶、铯离子在前50 min即可完成超过50%的吸附,对铯离子的最大吸附量为63.94 mg/g,对锶离子的最大吸附量为53.06 mg/g。通过吸附动力学研究发现,Cd-MOFs对Cs和Sr离子的吸附均符合准二级动力学模型,证明对Cs和Sr离子的速率决策步为化学吸附。推测水合离子半径、有机骨架螺旋链间螺距等因素均对吸附效果有影响。