氟磷灰石对酸性水溶液中铀(VI)的去除研究

随着全球核能的开发利用, 铀已成为土壤、地表水和地下水的常见污染物, 从含铀废水中去除铀(VI)已成为迫切需要。本工作以氟化钙、焦磷酸钙、氢氧化钙为反应原料合成氟磷灰石, 系统研究了其对铀(VI)的去除性能并采用不同测试手段对吸附铀(VI)前后的氟磷灰石进行表征, 揭示了其相关去除机理。结果表明: 在温度为308 K, pH=3, 固液比为0.12 g/L, 平衡时间为120 min, 初始铀浓度为100 mg/L的条件下, 氟磷灰石对铀(VI)的吸附容量可达655.17 mg/g, 其吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型, 且为自发和吸热过程。氟磷灰石对铀(VI)的去除机理为表面矿化, 吸附铀(VI)的氟磷灰石表面产生了新相准钙铀云母[Ca(UO₂)₂(PO₄)₂·6H₂O], 准钙铀云母在pH≥3水溶液中能保持较高稳定性。因此, 氟磷灰石可以作为一种有前景的矿化剂, 用于含铀废水的净化和固体化处理。     

改性凹凸棒土吸附剂去除水中的Cr(VI)

以凹凸棒土为载体,合成了乙二胺(EDA)改性凹凸棒土(ATP)吸附剂EDA/ATP复合材料。采用FTIR、TGA对吸附剂进行表征,同时将其应用于对水中Cr(VI)的吸附,研究了溶液初始浓度、吸附时间、溶液pH、Cl?与PO₄3?阴离子浓度对吸附的影响。FTIR和TGA结果表明乙二胺已成功接枝到凹凸棒土表面。吸附实验表明,25℃时EDA/ATP复合材料对Cr(VI)的最大吸附容量为153.78 mg·g?1,吸附在800~900 min内达到平衡,吸附符合Freundlich吸附等温模型和拟二级动力学模型;在初始溶液pH为2~10条件下,随着pH的增加,吸附量先增加再降低,pH为3时,吸附量最大;Cl?对吸附影响较小,PO₄3?对吸附的影响较大,当PO₄3?浓度达到20 mmol·L?1时,Cr(VI)最大吸附量下降了83 mg·g?1;实验表明EDA/ATP可作为一种潜在处理水中Cr(VI)的吸附剂。      

复合酸掺杂的聚苯胺对Cr(Ⅵ)的吸附性能

采用原位聚合法合成了盐酸与对甲基苯磺酸(TSA)共掺杂的聚苯胺,研究了不同比例复合酸掺杂对聚苯胺的微观形貌和对水中重金属Cr(Ⅵ)吸附性能的影响。通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)对掺杂态聚苯胺进行了研究与表征,考查了影响吸附容量的主要因素(pH值、吸附时间、温度、溶液浓度)。研究结果表明,室温下对甲苯磺酸和盐酸的摩尔比为9∶1时,掺杂态的聚苯胺形成了较疏松、规则的纳米棒状结构,其对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和二级动力学模型,在50℃、溶液pH值为2时,最大吸附容量为413.22mg/g。     

三维大孔g-C3N4吸附和光催化还原U(VI)性能研究

将易溶的U(VI)还原为微溶的U(IV)是治理放射性铀污染的有效方法。本研究以SiO₂纳米球作为硬模板, 通过热聚合-刻蚀制备具有连续贯通的三维大孔g-C₃N₄光催化剂, 用于吸附-光催化还原U(VI)。材料表征结果显示: 三维大孔g-C₃N₄比表面积显著增加, 对可见光的吸收明显增强; 同时具有三维有序大孔结构, 并呈规则的紧密堆积结构, 孔壁完整多孔, 整个结构具有良好的三维连通性。吸附实验表明: 三维大孔g-C₃N₄对U(VI)最大吸附容量可达~30.5 mg/g, 该过程更符合Langmuir吸附模型, 与块体g-C₃N₄相比吸附容量提高了~1.83倍。光催化还原实验表明: 三维大孔g-C₃N₄具有高的光催化活性和良好的稳定性, 其还原反应速率常数为~0.0142 min ^-1, 是块体g-C₃N₄ (~0.0024 min ^-1)的~5.9倍。鉴于三维大孔g-C₃N₄具有较优异的吸附-催化还原性能, 该材料有望应用于放射性废水中U(VI)的快速高效清除。     

羟基磷灰石改性膨润土对铀的吸附效果及其机制

伴随我国核能的开发与高效利用，铀已成为我国地表水、地下水和土壤的常见污染物之一，从含铀废水中去除U(VI)已成为亟需解决的环境问题。本工作以膨润土(BTN)、磷酸氢二钠、硝酸钙为原料，采用简单易行的一步水热法成功制备出羟基磷灰石(HAP)改性膨润土复合材料(HAP/BTN)。考察了HAP/BTN对水溶液中铀的吸附性能，利用单因素试验和正交试验探讨了pH、转速、温度、投加量、时间对吸附性能的影响。试验结果表明，在p H=6.0、转速=100 r·min^-1、室温(298.15 K)、HAP/BTN投加量1 g·L^-1、吸附时间t=30 min时，该吸附材料对10 mg·L^-1含铀废水的去除率可达98%，最大吸附量为186.45 mg·g^-1。吸附过程更符合Langmuir模型和准二级动力学，热力学参数表明HAP/BTN对铀的吸附是自发吸热的过程，结合XPS及XRD的结果证实了HAP/BTN吸附铀主要归因于络合反应、化学吸附、静电吸附和离子交换作用。     

单斜相ZrO_2纳米粒子的制备及在含Cr(VI)废水处理中的应用

以乙二醇为分散剂,利用水热法合成了单斜相长方体ZrO2纳米粒子,并将其用于模拟环境水样中Cr(VI)的吸附,研究吸附酸度、吸附时间、溶液的浓度和ZrO2纳米粒子的用量对Cr(VI)吸附效果的影响。当Cr(VI)初始pH为4.0,初始浓度为10mg/L时,ZrO2纳米粒子的用量为20mg,吸附2h后,吸附率能达到94%;当ZrO2纳米粒子的用量为45mg时,吸附率能达到99%,结果表明,水热法合成的单斜相长方体ZrO2纳米粒子对Cr(VI)具有很好的吸附效果,能显著降低其浓度。     

并流共沉淀法合成Dy_(2)O_(3)-ZrO_(2)纳米粉体EI北大核心CSCD

采用并流化学共沉淀法合成了Dy_(2)O_(3)掺杂ZrO_(2)(DySZ)纳米粉体材料,系统研究稳定剂掺杂量、阳离子浓度、反应系统pH值和煅烧温度对粉体材料物相组成、晶体结构和微观形貌的影响。结果表明:不同合成工艺条件下,DySZ粉体材料均具有纳米尺度特征,球形颗粒尺寸为10~30 nm,Dy_(2)O_(3)的掺杂可以起到稳定晶型的作用;稳定剂掺杂量对DySZ粉体的物相组成具有明显影响,掺杂量为10%(质量分数)时可合成单一四方相结构的DySZ粉体;DySZ粉体材料的四方度和微观形貌对稳定剂掺杂量、阳离子浓度、反应体系pH值和煅烧温度均不敏感,但其平均晶粒尺寸随稳定剂掺杂量、阳离子浓度和反应体系pH值的升高略有降低,随煅烧温度的提高而显著增加。     

聚吡咯/壳聚糖复合膜的制备及其对Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)吸附机制

以聚吡咯(PPy)和壳聚糖(CS)为原料,制备PPy/CS复合膜,通过红外、孔径分析、热分析和SEM等手段对其结构进行表征,并研究了PPy/CS复合膜对Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)吸附性能的影响及吸附机制,考察了pH值、吸附时间、溶液起始浓度等因素对吸附率的影响.结果表明,初始浓度对吸附率影响最大;在pH=3.5、温度为33...     

吸附温度对MgAl金属氧化物微观结构和吸附Cr(VI)性能的影响

研究了MgAl水滑石(LDH)焙烧产物(LDO)对Cr(VI)的吸附性能。考察了吸附温度对LDO吸附性能的影响, 研究了吸附过程的热力学和动力学行为。结合XRD和FT-IR表征, 阐明其吸附机理。结果表明, CrO₄^2–已成功插入水滑石层间, 适当提高吸附温度有利于LDO恢复LDH晶相。在20~60℃范围内, 随吸附温度升高, LDO对Cr(VI)吸附量增大, 50~60℃时, Cr(VI)吸附量为91 mg/g。Cr(VI)的吸附平衡数据符合Langmuir模型方程, ΔG_o为负值说明吸附过程为自发过程, ΔS_o和ΔH_o为正值表明吸附为熵增的吸热过程。吸附动力学符合伪二级动力学模型, LDO 的吸附活化能为20.04 kJ/mol, 表现为扩散控制的活性化学吸附过程。     

离子印迹磁性壳聚糖微球对铀离子的吸附特性

以U(VI)为模板,利用印迹-交联技术制备具有良好吸附性能的离子印迹磁性壳聚糖微球(IMCR)。IMCR粒径为10μm~35μm,磁化强度为29.7 emu/g,对U(VI)吸附最佳pH为5.0,随温度升高,U(VI)吸附容量下降。吸附符合拟二级动力学,且为自发放热过程。吸附等温线符合Langmuir模型,为单分子层吸附。由Dubinin-Radushkevich模型计算的E>8 kJ/mol,表明为化学吸附。IMCR对U(VI)最大吸附容量为187.3 mg/g,高于非印迹树脂(NIMCR 160.8 mg/g),并且有更好的选择性。吸附后的IMCR可用0.5 mol/L EDTA溶液洗脱再生。     

Na3V2(PO4)3/CN/Rgo复合正极材料的构筑及储钠性能研究

Na3 V2(PO4)3具有理论容量高、钠离子超导体(NASlCON)结构等优势,被认为是一种值得研究和大规模应用的新型钠离子电池正极材料.然而低的电导率导致其电化学性能在大电流充放电条件下不理想.本实验采用固相法制备了一种由氮掺杂碳与还原氧化石墨烯(rGO)共修饰的Na3V2(PO4)3/CN/rGO(NVP/CN/rGO)复合正极材料,并借助材料表征手段、电化学分析技术等对不同含量rGO掺入的NVP/CN/rGO正极材料的微观形貌和电化学性能进行了系统研究.结果显示,NVP/CN/rGO-2复合材料颗粒分布均匀,并表现出较高的可逆容量和优越的循环稳定性.在0.2 C、10 C下可逆容量分别为116.9 mAh·g-1和99.4 mAh·g-1,且在10 C下循环1500次后,容量保持率为97.2％.复合材料表现优异性能的主要原因是:rGO特殊的导电网络结构将孤立的NVP/CN连接起来,提升了颗粒之间的接触电导,使其导电性进一步提高,从而显著提升其电化学性能.     

蜂窝状离子印迹壳聚糖/ZSM-5复合泡沫对U(Ⅵ)的吸附特性

工业含铀废水排放导致的放射性污染严重危害环境安全和人体健康。文中制备了蜂窝状离子印迹壳聚糖/ZSM-5(ICZ)复合泡沫,用于选择性吸附U(Ⅵ)。结果表明,不同原料配比制备的ICZ泡沫中,ICZ-2对U(Ⅵ)吸附效果最佳,是由于其兼具发达的蜂窝状结构和丰富的功能基团。与非离子印迹吸附剂比较,离子印迹吸附剂ICZ-2能选择性识别目标离子,因此具有更高的吸附容量和选择性。吸附等温线符合Langmuir模型,表明为均相单分子层吸附,吸附容量达280.09 mg/g;吸附动力学符合拟二级模型,表明化学吸附是控速步骤。ICZ-2对U(Ⅵ)的吸附以功能基配位络合为主要机理。ICZ-2吸附容量高、吸附速率快、吸附选择性好,有望用于含铀废水处理。     

UiO-66/壳聚糖的制备及其对U(VI)的吸附机制

铀矿开采和冶炼等工艺产生大量低浓度铀废水,危害着生态环境和人类健康,从含铀废水中去除铀(VI)迫在眉睫。本文以UiO-66、壳聚糖(CS)为原料,采用交联法制备UiO-66/CS新型复合材料,通过静态吸附实验,考察不同pH值、吸附剂投加量、吸附时间及铀初始浓度等外部因素对U(VI)去除率的影响。通过SEM、FTIR、XPS等对UiO-66/CS材料进行表征分析,揭示吸附剂去除U(VI)的机制。结果表明：在铀初始浓度为5 mg/L,温度为298 K,p H为5,投加量为0.15 g/L,吸附时间120 min条件下,UiO-66/CS对U(VI)的去除率可达90.24%。吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型。U(VI)吸附去除机制主要是-NH、-COOH、Zr-O、-OH等官能团与U(VI)发生络合作用。     

二乙烯三胺五甲叉膦酸锆对铀吸附性能的研究

采用二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMP)为有机膦源,以氧氯化锆(ZrOCl₂·8H₂O)为无机锆源,使用水热法制备了二乙烯三胺五甲叉膦酸锆有机杂化材料(Zr-DTPMP)。其后通过红外光谱、扫描电镜和X射线能谱等手段对不同膦锆配比下合成的有机-无机杂化材料进行了表征,同时将铀(Ⅵ)溶液初始pH、接触时间、铀初始浓度、温度和吸附剂投加量等作为影响因素对有机膦酸锆(Zr-DTPMP)对吸附铀(Ⅵ)性能的影响做出静态吸附法研究。结果表明:Zr-DTPMP的红外谱图中出现了P—O—Zr和C—P的伸缩振动,表明成功制备了有机杂化材料,且扫描电镜结果显示其表面具有丰富的孔结构。吸附后Zr-DTPMP的能谱图中出现了铀的能量散射峰,证实了Zr-DTPMP可去除水溶液中的铀(Ⅵ);在吸附实验中,Zr-DTPMP吸附铀(Ⅵ)的最佳条件为膦锆比为5∶1,pH=4.0,吸附平衡时间为360min,铀初始浓度为50mg/L,温度为298K,投加量为0.01g。     

钠离子电池双层碳包覆Na3V2(PO4)3正极材料的超声辅助溶液燃烧合成及其电化学性能

用超声辅助溶液燃烧合成技术制备双层碳包覆的Na₃V₂(PO₄)₃ (NVP)钠离子电池正极材料，并对其电化学性能进行深入的研究。结果表明，双层碳包覆在NVP颗粒表面，由内自外分别为无定形硬碳和石墨烯。石墨烯添加量为5.0%(质量分数)的碳包覆NVP复合材料具有优异的电化学性能，在1 C倍率下充放电其初始比容量为117 mAh·g^–1，循环300圈后容量的保持率为79%，在10 C倍率下其放电比容量高达100 mAh·g^–1。这种正极材料电化学动力学性能的提高，源于均匀的双层碳包覆结构及其构建的三维电子传输通道。     

制备方法对氧化石墨烯氧化程度及对Th(IV)、U(VI)吸附的影响

采用Hummers方法、优化Hummers方法及改进Hummers方法合成氧化石墨烯, 并通过FT-IR、TGA、XRD、XPS、SEM以及元素分析等手段对制备产物进行了表征。结果表明, 利用优化Hummers方法制备得到的氧化石墨烯具有较高的氧化程度。三种产物对Th(IV)、U(VI)的等温吸附实验结果表明, 采用优化Hummers方法制备的氧化石墨烯对Th(IV)的最大吸附量为192.3 mg/g, 相比于Hummers方法制备产物的吸附能力提高了38.5%; 对U(VI)的最大吸附量为156.2 mg/g, 吸附能力提高了28.1%, 三种样品对Th(IV)、U(VI)的吸附都更加符合Langmuir等温吸附模型。此外, 考察了优化Hummers方法制备的氧化石墨烯吸附Th(IV)、U(VI)的动力学和热力学参数, 证实氧化石墨烯吸附Th(IV)、U(VI)符合准二级动力学方程, 是自发吸热行为。     

炭化米糠经臭氧活化制备活性炭及其去除Cr(Ⅵ)离子（英文）

以臭氧为活化剂,炭化的米糠为原料制备出活性炭。采用氮吸附、SEM-EDAX和FT-IR对样品进行表征。活性炭的比表面积由活化前的20 m2/g增加到380 m2/g。在臭氧活化过程中,吸附在炭材料上的二氧化硅变疏松,从而导致碳逸出。臭氧同时以氧分子和原子形式存在于炭表面。氧原子,作为强氧化剂,将炭表面氧化成酸性官能团如羧基、酮基和酚基。采用该活性炭吸附Cr(VI)离子,Cr(VI)离子的最大去除率(94%)的条件为:p H值2.0、浓度100 mg/L、吸附量0.2 g,时间2.5 h及转速300 r/min。采用吸附平衡和动力学模型探讨吸附机理,结果表明,吸附等温线符合Freundlich方程,吸附速率符合准二级动力学方程。吸附是自发的放热反应,可能与Na OH脱落而恢复Cr和碳有关。     

新型水凝胶高效吸附废水中Cd(II)的研究

以廉价的海藻酸钠、丙烯酸和三乙烯四胺作为原料,设计并制备出具有双网络互穿结构的海藻酸钠/聚丙烯酸水凝胶。通过对水凝胶的物理化学性能表征,发现该凝胶具有三维网络结构和较好的稳定性能。以Cd(II)离子作为研究对象,以水凝胶作为重金属吸附剂进行吸附实验,结果表明该水凝胶能在pH值大于2.5时具有较高的吸附率;吸附实验中由于水凝胶的三维网络结构,Cd(II)离子能在其内部进行有效扩散,在离子质量浓度为120 mg/L,水凝胶质量浓度为1g/L的条件下,整个吸附过程在60 min内达到吸附平衡;离子质量浓度低于120 mg/L时,大量暴露的活性位点使水凝胶的吸附效率达到95%以上。在选择性吸附实验中,水凝胶对Cd(II)的吸附效率最高,分配系数Kd达到84.62 L/g。海藻酸钠/聚丙烯酸水凝胶是一种具有处理重金属废水潜力的吸附材料。     

C@K2Ti6O13分级纳米材料对Cr(VI)的吸附去除

Cr(VI)具有非常大的生物毒性, 去除溶液中的Cr(VI)是当前的一个研究热点。本研究制备了C@K₂Ti₆O₁₃分级纳米材料, 并用不同表征手段对材料的物相和结构等进行表征, 进一步探究了初始pH、吸附时间、离子强度等对C@K₂Ti₆O₁₃复合纳米结构吸附Cr(VI)的影响。实验结果表明C@K₂Ti₆O₁₃复合纳米结构对Cr(VI)有较强的吸附能力, 1 h内去除率能够达到50%以上, 其吸附动力学符合准二级动力学模型, 吸附热力学符合Langmuir等温吸附模型, 表明这种分级纳米材料在环境治理方面应用潜力巨大。     

减压膜蒸馏分离含Cr(VI)水溶液的实验研究

采用标称孔径为 0 .2 2 μm的聚偏氟乙烯微孔膜 ,对减压膜蒸馏法分离Cr(VI)水溶液进行了实验研究 ,探讨了进料浓度和pH值对膜分离性能的影响 .得到的最佳工艺条件为 :冷侧真空度 0 .0 96MPa、进料温度 6 0℃、进料流速 6 0L/h .在该工艺条件下膜具有良好的分离性能 ,此时 ,膜通量为 34.52kg/ (m2 ·h) ,截留率为 99.2 5% .结果表明 ,Cr(VI)水溶液经减压膜蒸馏技术处理后 ,能达到 0 .5mg/L的国家Cr(VI)控制浓度排放标准 .