氧化石墨烯复合材料对铀的吸附研究进展北大核心CSCD

氧化石墨烯因其优异的吸附性能在放射性废水处理领域受到了重点关注,通过功能化改性可以进一步提升氧化石墨烯的吸附性能。本文首先介绍了氧化石墨烯对铀的吸附性能和吸附机理。然后根据改性方法的不同将氧化石墨烯复合材料分为共价键功能化改性材料和非共价键功能化复合材料。综合比较了共价键功能化改性材料和非共价键功能化复合材料对铀的吸附性能及分离回收能力,指出这两种改性方法的联合有望成为氧化石墨烯复合吸附材料未来的重点研究方向。     

四氧化三铁/氧化石墨烯纳米带复合材料对铀的吸附性能

以高锰酸钾/浓硫酸氧化法轴向切割多壁碳纳米管（MWCNTs）所制备的氧化石墨烯纳米带（GONRs）为原料,采用水热法制备了一种便于固液分离的功能性四氧化三铁/GONRs复合材料（MGONRs）,对其进行了SEM、FT-IR、XRD等表征,并考察了其对U(Ⅵ)的吸附性能。探讨了溶液pH值、MGONRs用量、铀初始浓度、吸附时间和温度对MGONRs吸附U(Ⅵ)的影响。结果表明：MGONRs对U(Ⅵ)的吸附过程是与pH值和时间相关的自发的吸热过程;吸附符合准二级动力学模型和Langmuir模型,MGONRs对U(Ⅵ)的吸附量可达123.2 mg/g,且具有良好的再生性能,有望用于从放射性废水中分离和回收铀。     

氧化石墨烯对U(Ⅵ)的吸附

氧化石墨烯由于具有高比表面积和大量含氧功能基团，在放射性核素的高效富集方面引起广泛的关注。利用自制的氧化石墨烯作为吸附剂，研究了不同实验条件下对放射性废水中U(Ⅵ)的吸附行为，研究了pH、离子强度、温度和氧化石墨烯浓度对U(Ⅵ)吸附的影响。结果表明，氧化石墨烯对U(Ⅵ)的吸附主要是形成内层表面络合物，具有很强的去除能力，是目前所有材料中对U(Ⅵ)吸附能力最强的材料之一。吸附后的石墨烯经强酸处理后可以实现循环利用，而且吸附能力没有明显降低，但是弱酸处理不能使吸附的铀从石墨烯表面解吸。随着未来技术的发展，氧化石墨烯能够低成本大量制备后，在放射性废水处理中将具有重要的应用前景。     

铀酰在氧化石墨烯和碳纳米纤维上吸附的研究进展

铀是核能利用过程中（包括铀矿开采加工、乏燃料后处理和放射性废物的处置等）存在的重要元素之一。铀酰(UO²⁺₂)具有很好的水溶性易于在环境中扩散、迁移与转化。由于其放射性和化学毒性，铀酰进入环境中将对生物和人类造成潜在的威胁。因此，开发新型的纳米材料对水中铀酰的治理具有非常重要的意义。本论文评述氧化石墨烯(GO)、碳纳米纤维(CNF)及其复合材料对铀酰的吸附过程，为实际含铀废水的治理提供理论依据，为我国核能可持续发展和核环境的保护提供技术支持。     

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。     

羧基化氧化石墨烯对Nd^(3+)的吸附北大核心CSCD

氧化石墨烯由于具有大的比表面积和丰富的含氧官能团,在水环境治理领域引起了广泛的关注。对氧化石墨烯进行羧基化改性处理,系统地研究了溶液pH、离子强度、反应时间和初始浓度等因素对羧基化氧化石墨烯吸附性能的影响,发现羧基化氧化石墨烯对Nd^(3+)具有很强的吸附能力。羧基化氧化石墨烯吸附Nd^(3+)的速率很快,能在10 min内吸附大部分的Nd^(3+),并在30 min内达到吸附平衡,符合准二级动力学模型。吸附性能几乎不受离子强度影响,吸附等温线符合Langmuir模型,说明吸附过程是单层化学吸附。通过羧基化氧化石墨烯材料对Nd^(3+)的吸附行为研究,为水处理中的稀土元素分离提供一个新的选项。     

磁性氧化石墨烯/壳聚糖纳米复合材料的制备及其对UO_2~(2+)的吸附性能

以氧化石墨烯和壳聚糖为原料,1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)为活化剂,超声法制备了磁性氧化石墨烯/壳聚糖纳米复合材料(MCGO),并研究了其对水溶液中UO_2~(2+)的吸附性能。SEM、FT-IR和XRD分析结果表明,成功制得了MCGO,且负载的Fe_3O_4尺寸为nm级。在温度为288K、pH=5.5、UO_2~(2+)初始浓度为160 mg/L、吸附时间为1.5h时,MCGO吸附容量为266.67mg/g。对实验数据进行热力学和动力学模型拟合,结果表明,MCGO吸附行为符合Langmuir模型和准二级动力学模型,且吸附为吸热自发过程。MCGO第1次重复利用率高达98.47%,经过6次吸附-脱附后,重复利用率仍有74.43%,具有较好的重复利用性。     

聚丙烯腈/氧化石墨烯的偕氨肟化复合材料的制备及其对铀的吸附行为

合成了一种新型的具有高吸附量和较好吸附选择性的聚丙烯腈/氧化石墨烯的偕氨肟化复合材料(■-AO/GO)吸附剂,采用XRD、红外光谱对■-AO/GO进行了表征,通过静态吸附实验研究了pH值、固液比、吸附时间、铀溶液初始质量浓度等因素对吸附剂吸附铀的影响,并探讨了吸附过程的热力学和动力学。结果表明,吸附剂对铀的吸附量随吸附剂用量、吸附时间及铀酰离子初始浓度的增加而增加,但当这些因素达到一定值时,吸附达到平衡。在pH=5、固液比0.6g/L、吸附时间60min、铀初始质量浓度150mg/L的最佳吸附条件下,■-AO/GO对铀的吸附量达237mg/g。■-AO/GO对铀的吸附遵循Langmuir吸附等温线,说明■-AO/GO对铀的吸附属于单层吸附。■-AO/GO对铀的吸附较好地符合准二级动力学模型,表明吸附主要为化学吸附过程。     

放射性核素在花岗岩上的吸附行为

综述了放射性核素在花岗岩上吸附作用的研究现状和进展。相关研究表明:(1)花岗岩的物化性质(包括形貌、化学组成及表面酸碱特性)对放射性核素的吸附有一定的影响;(2)放射性核素在花岗岩表面的吸附速率普遍较快,吸附可在较短时间内完成;(3)各种环境因素如pH值、离子强度、温度、地下水中的主要离子、天然有机质、低氧条件等对放射性核素在花岗岩表面吸附的影响因吸附质离子不同而变化各异;(4)建立在基本吸附数据基础上的表面配位模型可以用于间接探讨相应的吸附机理,拓展了研究核素迁移的思路;(5)采用先进光谱表征技术如XPS可对放射性核素在花岗岩上的吸附机理进行分子或原子水平上的论证。     

无机吸附材料处理放射性废水中铀的研究进展

核能与核工业的发展不可避免地会产生大量的含铀放射性废水。随着材料科学的发展,新型吸附材料不断出现,吸附法处理放射性废水近年来得到了特别关注。目前研究的无机吸附材料可分为无机矿物、金属氧化物、碳基材料等。通过接枝、交联、等离子体、复合等技术处理,在吸附材料表面修饰含氧官能团或含氮官能团,可提高对铀的吸附性能和选择性。铀的吸附机理多表现为离子交换和表面络合作用。本文主要介绍了无机吸附材料处理放射性废水中铀的研究进展,并对今后的研究方向提出了建议。     

放射性核素在氧化物、磷酸盐和黏土矿物表面吸附：热力学和微观结构认识

本文主要以放射性核素在氧化物、磷酸盐和黏土矿物表面上吸附研究为例,概括了放射性核素在固液界面上吸附行为研究的系统方法。主要分为以下7个步骤进行介绍:(1)吸附剂结构、形貌、拓扑性质的表征;(2)吸附剂表面电荷性质表征;(3)表面质子化和去质子化反应的平衡常数;(4)pH、离子强度、吸附质浓度和天然有机质等对放射性核素在固液界面吸附影响;(5)放射性核素在固液界面上的微观形态和空间结构等信息;(6)利用表面配位模型探讨放射性核素在固液界面的吸附机理;(7)采用先进光谱表征技术和量子计算技术对所得吸附机理进行分子或原子水平上的论证。     

H2O2活化蒙脱石对溶液中U(Ⅵ)的吸附

利用H₂O₂对蒙脱石进行活化，获得了活化蒙脱石吸附材料(A_X-MMT)，采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外谱图(FTIR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、比表面分析(BET)、表面Zeta电位分析等手段对活化样品进行了表征；采用静态批量实验法，考察了H₂O₂浓度、pH值、接触时间和共存阴阳离子对U(Ⅵ)在A_X-MMT上吸附率的影响。结果表明：活化保留了蒙脱石基础结构，其阳离子交换容量(CEC)有所减少，但层间距、比表面积、孔隙体积、表面酸位点和表面Zeta电位均有明显提升，对溶液中U(Ⅵ)的吸附性能显著增强；在最佳活性和吸附条件下(H₂O₂质量分数、pH值和接触时间分别为10%、6和24 h)，蒙脱石对U(Ⅵ)的吸附性能提升了8.5倍，吸附行为符合准二级吸附动力学模型；在共存阴阳离子的干扰下，H₂O₂活化蒙脱石能对U(Ⅵ)展现良好的吸附性能。