碳基吸附剂以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。     

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。     

低温吸附法分离氦气流中氢同位素的实验研究

采用穿透曲线法研究了液氮温度下活性炭、碳分子筛和碳纳米纤维对氢同位素的吸附等温线和同位素效应。结果表明：活性炭和碳分子筛都是良好的吸附剂，碳纳米纤维对氢同位素的吸附量太低而不具备工程应用的可能性。实验还对吸附剂进行了改性处理，考察了改性吸附剂对氢同位素的吸附性能。     

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。     

99Tc在Ca-基膨润土中的吸附行为

用批式法研究了99Tc在Ca-基膨润土中的吸附行为.大气条件下,99Tc在膨润土中的吸附比约为1.47 mL/g,随着溶液pH值、CO2-3、Fe3+浓度的增大,99Tc在膨润土中的吸附比基本不变;随着添加剂Fe2O3和Fe3O4加入量以及Fe2+浓度的增大,99Tc在膨润土中的吸附比增大,吸附平衡后,99Tc主要以Tc(Ⅶ)的形式存在;随着添加剂Fe加入量的增大,99Tc在膨润土中的吸附比增大,吸附平衡后,99Tc主要以Tc(Ⅳ)的形式存在.低氧条件下,99Tc在膨润土中的吸附比约为84.84 mL/g,随着溶液pH值、CO2-3浓度的增大,99Tc在膨润土中的吸附比减小;随着溶液Fe2+、Fe3+浓度以及添加剂Fe、Fe2O3和Fe3O4加入量的增大,99Tc在膨润土中的吸附比增大,低氧条件下99Tc主要以Tc(Ⅳ)的形式存在.大气与低氧条件下,99Tc在膨润土中的吸附行为均可用Freundlich吸附等温式表示.     

高温气冷堆用含硼碳对水蒸气的吸附特性研究

高温气冷堆中使用了大量的碳材料,其中含硼碳（BC）因其优秀的物理特性而被大量用于堆芯的结构材料。BC是一种典型的多孔材料,暴露于空气中会吸附水分等杂质,其对水蒸气的吸附和脱附特性将直接影响初装堆芯的除湿过程。通过动态吸附和脱附实验详细测定了BC的水蒸气吸附等温线,使用低相对湿度的吸附数据拟合BET方程,并得到高相对湿度下的BET预测值。研究结果表明,水蒸气在BC表面属于多层物理吸附,脱附曲线较吸附曲线有一定的滞后,水蒸气能深入进材料内部,这也导致在较高的相对湿度下很难达到吸附和脱附平衡。     

磁性富羧基碳复合材料的制备及对Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)和U(Ⅵ)的吸附

采用溶剂热法制备了富羧基碳,随后通过化学共沉淀法合成了磁性富羧基碳复合材料。利用透射电子显微镜(TEM)、红外光谱分析(FTIR)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、热重差热分析(TGA)、zeta电位分析及比表面积(BET)等手段对磁性富羧基碳的形貌、组成、结构、磁性以及表面电荷特性等进行了表征,并考察了富羧基碳和磁性富羧基碳对Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)和U(Ⅵ)的吸附性能。结果表明:富羧基碳经磁性改性后表面负载了铁氧化物纳米颗粒,比表面积由29.2m2/g提高到45.4m2/g,热稳定性提高,由磁滞回线可知,磁性富羧基碳的饱和磁化强度为30.68A.m2/kg。Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)和U(Ⅵ)在磁性富羧基碳上的平衡吸附容量分别为477.50、23.50、260.20、54.86mg/g,低于富羧基碳,吸附等温线符合Langmuir等温模型。从磁性富羧基碳对Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)和U(Ⅵ)均具有较高的吸附容量和不同吸附剂对U(Ⅵ)吸附容量的比较可以看出,该吸附剂是重金属污水和放射性废液处理领域中极具发展前景的吸附材料。     

微生物质水热碳锰复合材料对铀的吸附行为研究

以工业啤酒酵母为碳源,采用一步法合成了微生物质水热碳锰复合材料（MHTC）,并利用XRD、FT-IR和SEM等对材料进行了表征。在此基础上,系统研究了不同C/Mn原子比、初始pH值、接触时间、初始铀浓度对MHTC吸附铀性能的影响。结果表明：C/Mn原子比为1∶10的碳锰复合材料（MHTC-10）对铀的吸附性能最优。在铀初始浓度为50 mg/L、初始pH=4.5条件下,12 h可达吸附平衡,最大吸附量为371 mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型以及Freundlich等温模型。热力学数据表明,铀在MHTC-10上的吸附是一自发、放热的过程。该研究结果可为含铀环境中铀的分离富集提供新的思路。     

Fe(OH)3胶体对铀的吸附行为

为研究地浸采铀工艺过程中Fe(OH)₃胶体对铀的吸附,利用在无水乙醇中制备的Fe(OH)₃胶体,研究了pH值、初始铀浓度及吸附时间等对Fe(OH)₃胶体吸附铀的影响。采用准一级、复合二级与Elovich动力学模型对数据进行了动力学计算与分析,结果表明Elovich 动力学方程更适合描述Fe(OH)₃胶体对铀的吸附行为。采用Freundlich与Langmuir等温吸附方程对实验数据进行了热力学分析和拟合,结果表明Freundlich模型更适合描述Fe(OH)₃胶体对铀的吸附行为。综合两种等温吸附方程,推测Fe(OH)₃胶体对铀的吸附属于不均匀表面的单层物理吸附。根据激光粒度分析与SEM分析结果推测,Fe(OH)₃胶体对铀具有较强的吸附性能,吸附主要是表面吸附。     

氢同位素色谱分离柱程序升温解吸的理论研究

在物理吸附动力学和多年色谱分离氢同位素实验的基础上,针对氢同位素与5A分子筛表面的程序升温解吸过程开展了理论研究,推导了一级无再吸附、一级再吸附、二级无再吸附和二级再吸附四种条件下的解吸速率方程,并通过计算形状参数和解吸活化能对解吸过程的动力学特征加以鉴别。     

多孔石墨相氮化碳的制备及对U(Ⅵ)的吸附机理研究

以三聚氰胺为原料、碳酸钙为辅助模板,采用热聚合法对石墨相氮化碳（g-C₃N₄）进行改性,制备了多孔石墨相氮化碳（PCN）材料,研究了g-C₃N₄改性前后对U(Ⅵ)的吸附效果,并利用SEM、BET、FT-IR、XPS等表征手段对PCN吸附U(Ⅵ)的机理进行了分析。结果表明：PCN比表面积显著增大（58.5 m²/g）,约为g-C₃N₄的4倍;在初始pH=5、吸附时间2 h、U(Ⅵ)初始浓度10 mg/L、PCN用量0.2 g/L、温度303 K条件下,PCN对U(Ⅵ)的最大吸附量为92 mg/g;整个吸附过程符合准二级动力学方程以及Langmuir等温吸附模型;此外,升高温度有利于PCN对U(Ⅵ)的吸附。FT-IR、XPS表征结果表明,PCN中的含氮基团参与了PCN对U(Ⅵ)的吸附去除。     

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。     

黄钾铁矾的制备及其对U(Ⅵ)的吸附

为了研究黄钾铁矾对溶液中U(Ⅵ)的吸附效果,采用一步水热法制备了黄钾铁矾,并利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman spectrum)、红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等技术表征了材料的理化特性。利用静态吸附实验研究了溶液pH值、离子强度、固液比和U(Ⅵ)初始浓度对吸附过程的影响。结果表明:溶液pH对于U(Ⅵ)的吸附产生较大的影响,而离子强度则对吸附过程没有影响,表明黄钾铁矾对U(Ⅵ)的吸附机理为内层表面络合。吸附在100 min内基本达平衡,且符合准二级动力学模型。吸附等温线符合Langmuir等温模型,表明U(Ⅵ)的吸附是单层吸附。在溶液的pH=7.0、298 K时,黄钾铁矾对U(Ⅵ)的最大吸附量为154 mg/g。最佳吸附条件为:固液比1.0 g/L、U(Ⅵ)初始浓度为0.42 mmol/L、298 K、pH=7.0,达到平衡时的吸附量为(76.0±1.4) mg/g(n=3),去除率达到了(88.0±1.3)%(n=3)。以上结果表明,黄钾铁矾可以作为含U(Ⅵ)废水处理的潜在吸附材料。     

三聚磷酸钠交联壳聚糖/纳米Fe~0复合膜对U(Ⅵ)的吸附特性

制备了三聚磷酸钠交联壳聚糖/纳米Fe~0(CS-Fe)复合膜,并将其用于吸附U(Ⅵ),考察了pH值对CS-Fe复合膜吸附U(Ⅵ)的影响,以及吸附动力学和吸附等温线。结果表明,吸附等温线符合双位点Langmuir模型,以CS-Fe复合膜的磷酸基团为主要吸附位,纳米Fe~0为次要吸附位。吸附动力学符合准二级模型,表明化学吸附是控速步骤。CS-Fe复合膜对U(Ⅵ)的饱和吸附容量(208.8mg/g)远高于壳聚糖膜对U(Ⅵ)的饱和吸附容量(131.6mg/g),这是由于壳聚糖促进了纳米Fe~0的分散以及纳米Fe~0还原U(Ⅵ)的共同作用。     

放射性碘-131废气净化研究 Ⅱ.吸附条件对吸附剂吸附性能影响的研究

同一种吸附剂在不同的吸附条件下,其吸附性能是不同的,甚至可能差异很大。本文研究了吸附质浓度、相对湿度、气流面速度、吸附温度、吸附床高度、射线辐照和吸附剂粒度等条件,对杏核炭吸附I_2,TEDA-杏核炭吸附CH_3I性能的影响,给出了上述条件对动态饱和吸附容量影响的关系曲线。     

碳基材料中甲烷的热解吸(TDS)行为研究

碳基材料,如石墨(高纯和掺杂石墨)、碳化物(如B_4C和SiC)、以及C/C复合材料被公认是最有希望的面对等离子体壁面材料,大多数碳基材料已成功地被世界各种Tokamak装置所采用,其中以高纯石墨使用得最为普遍,然而高纯石墨也有其自身的局限性,如高化学溅射(Chemical Sputtering)、高氚滞留(Tritium Retention)和热解吸(Thermal Desorption)、以及辐射增强的升华效应(Radiation Enhanced Sublimation),由此产生的大量碳杂质进     

99Tc在Fe,Fe2O3和Fe3O4上的吸附行为研究

用批式法研究了大气条件下99Tc在Fe,Fe2O3和Fe3O4上的吸附行为,考察了吸附平衡后溶液中99Tc的存在价态.实验结果表明随着溶液pH值(5～12)、CO2-3浓度(1×10-8～1×10-2 mol/L)的增大,99Tc在Fe上的吸附比减小;溶液pH值、CO2-3浓度的变化基本不影响99Tc在Fe2O3和Fe3O4上的吸附;99Tc在这3种吸附材料上的吸附行为均可用Freundlich吸附等温式表示;当Fe作吸附材料时,吸附平衡后99Tc主要以Tc(Ⅳ)的形式被吸附,当Fe2O3和Fe3O4作为吸附材料时,99Tc主要以Tc(Ⅶ)的形式被吸附.