活性氧化物的制备及对溶液中U(Ⅵ)和Sr(Ⅱ)的吸附性能研究

来源 :东华理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:Richie911
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为保证核能利用经济效益与生态效益的和谐统一,放射性废水的处理极为重要。吸附法是一种高效便捷的方法,活性氧化物作为一种吸附剂,不仅有较高的活性、对环境无害而且具有良好的吸附性能。本文采用均匀沉淀法分别制备活性氧化锌(Active Zinc Oxide,简称AZO)和活性氧化镁(Active Magnesium Oxide,简称AMO),并且在超声辅助下制备二氧化硅包覆活性氧化镁型复合材料(Silica coated active magnesium oxide composite,简称SiO2-AMO)。用AZO吸附溶液中U(VI)、AMO和SiO2-AMO吸附溶液中的Sr(II),研究其在不同条件下的吸附性能,并对材料进行表征分析,初步探讨其机理,为含铀和含锶废水的处理提供一定的理论参考价值。通过微观表征分析、静态吸附实验、动力学、等温吸附模型和热力学研究,得出以下结论:1.表征结果表明:AZO是片状结构,化学性质稳定,反应后的样品中存在铀元素;AMO呈蓬松的花瓣状,由很多纳米级片状物堆积而成,反应前后镁元素含量减少而锶元素增加;SiO2-AMO比AMO性质稳定,不易发生水化反应。2.静态吸附实验表明,三种吸附材料都有较好的吸附效果。在室温下,pH=6.0、接触时间t=80 min、固液比为0.5 g·L-1和初始浓度为30 mg·L-1时,AZO对溶液中U(VI)去除率达97.78%,吸附量为57.79 mg·g-1;AMO对Sr(II)的吸附,在298 K、pH=8.0、t=60 min、固液比0.25 g·L-1,初始浓度50 mg·L-1时,达到最大吸附量187.50 mg·g-1;复合材料SiO2-AMO制备的最佳条件为,AMO与SiO2的比例1:10,超声30 min;在室温下、pH=8.0、接触时间t=90 min、固液比0.4 g·L-1,初始浓度为50 mg·L-1时,Si O2-AMO对Sr(II)的去除率达到96.34%,吸附量为114.80 mg·g-1,较AMO其优越性在于,样品制备后易于保存、成本较低。3.动力学研究表明,三个吸附反应均符合准二级动力学模型,吸附受化学吸附速率控制。等温吸附模型研究表明,AZO吸附U(VI)符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,AMO和Si O2-AMO吸附Sr(II)符合Freundlich等温吸附模型。热力学研究表明,三种吸附反应都是自发的吸热反应。4.考察共存离子对吸附的影响表明,AZO对U(VI)的吸附中一价离子Na+、K+、NH4+和腐殖酸基本无影响,二价离子Mg2+和Ca2+会抑制吸附;AZO对U(VI)的选择性能一般,但是吸附能力很强,能将其他共存离子一并协同去除。AMO对溶液中Sr(II)的吸附随溶液离子强度的增大而降低,阳离子对吸附影响从小到大依次为Li+、Na+、K+和NH4+,存在NH4+时对吸附的影响较大,腐殖酸对吸附的影响不大。
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