新型硅基吸附剂HNA/SiO2-P的合成以及其对铀的吸附行为

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铀作为重要的核能原料,是一种放射性核素,且容易随着环境迁移,具有生物毒性以及化学毒性,因此从水溶液中去除铀具有重要的意义。本文通过在SiO2-P载体中担载萘啶酸(HNA)合成了新型硅基吸附剂HNA/SiO2-P,并经过扫描电镜、红外光谱、XRD以及热重等检测方法对吸附材料采取测定。实验结果表明,吸附材料为多孔性微球颗粒,孔径主要分布在40 nm左右。HNA被成功的担载到了硅基载体的孔隙中,且其化学结构和各有效基团未受到影响,吸附剂中HNA的含量与理论值基本相当。同时,在水体的pH值相对较低的时候,本论文的材料的稳定性较好,但水体pH在13左右时材料的泄漏达到83%,而且泄漏率会随着溶液温度的升高不断增加。经过采用静态过程,分析了该材料在水体中对放射性核素铀的吸附效果和机理。实验结果表明,在初始铀浓度为20 ppm时,pH为3.5-10.0的范围内吸附剂都显示出了良好的吸附效果,当pH=6时达到最佳吸附;实验数据表明,该材料最高吸附容量约是35.5 mg/g。此外,即使在Na+、Mg2+、Mn2+、Cr3+、Cl-等干扰离子浓度达几十或几百倍铀浓度的条件下,该材料对铀酰离子也拥有很强的特异性吸附效果。拟合最终图形表明,准二级动力学模型更加适合吸附材料与放射性铀的反应过程,而且Langmuir模型能够更好描述吸附机理。同时,通过对热力学参数的计算,在实验条件下,该材料对放射性铀的吸附过程是吸收热量的反应和自发过程。本文运用静态洗脱方式研究发现,在多种类型的溶液中,采用硝酸作为洗脱液时效果更好。同时发现当硝酸浓度达到0.5 M时基本到达最高的洗脱率,并且在60 s内洗脱率可以在96%以上。另外,对该材料的动态实验数据表示,在流出水体体积累计达46 mL之后,吸附柱基本至完全穿透状态。吸附剂的再生性能柱实验结果显示,三次循环再生后的吸附容量分别是17.12 mg/g、17.09 mg/g、16.71 mg/g吸附剂。说明当经由多次的循环试验之后,该材料仍旧较好的保持最初的处理效果。
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