铀离子的微生物吸附回收技术

研究了指状青霉菌对溶液中铀离子的生物吸附作用.通过静态吸附实验考察了影响吸附的实验因素,在25℃、pH=4时,指状青霉菌对铀的饱和吸附量可达155mg/g(湿重),溶液的酸度是影响铀离子吸附的主要因素.Na2 CO3和NaHCO3可有效解吸菌体上吸附的铀离子.     

海藻吸附水中铀离子初步研究

在不同pH、不同铀离子浓度、不同温度及添加其他金属离子的铀溶液中，对铀离子在海藻上的吸附效率进行初步研究，同时考察溶液中一些共存金属离子对海藻吸附铀离子效率的影响。研究结果表明：pH为5～8时，烟台红藻和海菠菜受pH影响较小，吸附容量约为1.40μg/g；海木耳吸附能力受pH影响较大，吸附容量在1.03～2.23μg/g范围内波动；海藻的吸附效率及吸附容量与铀离子浓度有关，最大分别达到95.8％和65.4μg/g；在24h内，吸附过程是一不依赖温度的过程；实验中所用的金属离子对烟台红藻的铀吸附能力的影响程度在不同的时间段有所不同。     

甲醛改性多壁碳纳米管吸附铀的性能研究

对纯化后的多壁碳纳米管（MWCNTs）采用甲醛进行羟甲基化改性,研究了改性后的MWCNTs对铀的吸附性能,考察了介质酸度、温度、超声时间、溶液初始浓度以及改性MWCNTs加入量对铀的吸附量和吸附率的影响。结果表明,改性MWCNTs在水溶液中的分散性良好,在pH为2.0～7.0范围内,改性MWCNTs对铀的吸附量和吸附率随pH增大而升高。铀的吸附量随初始浓度的增大而升高,铀初始浓度为50 μg/mL时,吸附量达46.44 mg/g,对铀的吸附率达90%以上。温度、超声时间和离子强度对其吸附量影响不大。吸附反应符合Langmuir和Freundlich方程,最大理论吸附容量为55.87 mg/g。     

新型磁性螯合聚合物的合成及其对铀吸附性能的研究

合成了一种新型的、具有高吸附量和机械强度且易于分离的双偕胺肟基聚合物/Fe₃O₄@SiO₂吸附剂,通过静态吸附实验,研究了pH值、固液比、吸附时间、溶液初始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。最佳吸附条件为：pH=5、固液比为0.6 g/L、吸附时间为90 min、铀溶液初始浓度为100 mg/L,在此条件下其饱和吸附量可达到160 mg/g。吸附剂对铀的吸附遵循Langmuir等温吸附线,符合准二级动力学方程。     

葵花籽壳对溶液中铀酰离子的吸附

选取农业副产物葵花籽壳作为吸附剂,研究其对溶液中铀酰离子的吸附性能。用元素分析、扫描电镜、红外光谱分析等方法对吸附铀前后的葵花籽壳进行分析和表征,通过静态实验分别研究了时间、温度、pH值、铀酰离子初始浓度、葵花籽壳用量等因素对吸附效果的影响。结果表明:吸附的适宜pH为5.0~6.0,35℃下,当铀溶液初始质量浓度为50mg/L,溶液pH=5.0,葵花籽壳质量浓度为1.00g/L时,饱和吸附量可达29.2mg/g。     

偕胺肟基聚乙烯无纺布的制备及其铀吸附性能

以聚乙烯(PE)无纺布为基材,通过电子束预辐射接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯,然后依次与乙二胺、马来酸酐反应,再经过偶氮二异丁腈引发丙烯腈聚合,最后经过偕胺肟化成功地制备了一种新型偕胺肟基PE无纺布吸附材料(PE-g-AO)。通过全反射红外光谱仪、X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜对PE无纺布改性前后的化学结构和微观形貌进行了表征。结果表明:PE-g-AO无纺布对模拟含氟含铀溶液中铀酰离子的吸附容量为71.92 mg/g (铀初始浓度:20 mg/L;NaF:2.0 g/L;吸附剂:0.2 g/L;吸附时间:216 h);当吸附剂用量为1.0 g/L时,溶液中的铀酰离子基本被全部吸附,残留浓度为0.04 mg/L,达到国家排放标准;该吸附材料在UO_2~(2+)、Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+、Na~+多离子溶液中对UO~2~(2+)离子具有较好的铀吸附选择性。     

钙-铀-碳酸络合物对红土吸附铀性能的影响

采用静态实验法研究了钙-铀-碳酸络合物对红土吸附铀性能的影响。结果表明:溶液的pH值、总碳酸和钙离子浓度增大会抑制红土对铀的吸附,当pH=7.0,红土投加量为1g/L,钙离子、总碳酸根和初始铀浓度分别为0.4mmol/L、3.8mmol/L和50mg/L时,红土对铀的最大吸附容量约为4.20mg/g。铀在红土上的吸附形态为UO2(CO3)2-2、UO2(CO3)4-3和UO2CO3(aq)。利用铀-碳酸络合物总量c(UCO3)T可预测红土吸附铀的容量qe,c(U-CO3)T与qe呈非线性关系,其方程为qe=18.2(c(UO2+2)·c(CO2-3)(K1+K2c(CO2-3)+K3c2(CO2-3)))0.36。该研究成果可为铀污染土壤的修复和治理提供技术和理论参考。     

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。     

TiO2/SFP铀吸附材料的制备及其吸附性能

本工作旨在合成一种高吸附性能、高选择性的吸附材料，实现重金属离子的去除和海水中铀资源的提取。将天然葵花粉(SFP)通过溶胶凝胶法与TiO₂颗粒进行复合，得到TiO₂/SFP复合材料。将合成材料进行扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)等表征和吸附测试；在pH值为6.0时，材料最大吸附容量可达到215.7 mg/g。复合材料对于溶液中铀的吸附符合准二级动力学模型，是一个吸热、可自发的过程，其吸附等温线符合Langmuir模型，在模拟海水中材料对铀的去除率超过90%。     

偕胺肟聚丙烯腈对铀酰离子吸附热力学及动力学过程分析

放射性含铀废水会带来环境污染风险,合理有效处理含铀废水十分必要。本研究通过吸附实验探究偕胺肟聚丙烯腈(AO-PAN)对U(Ⅵ)的吸附特性,系统研究吸附温度、初始浓度、吸附时间对AO-PAN吸附U(Ⅵ)的影响。结果表明,随着吸附温度升高,AO-PAN对U(Ⅵ)的吸附量逐渐增加,在343K温度时吸附量达201.6mg/g。不同温度条件下随着吸附时间增加,AO-PAN对U(Ⅵ)的吸附量逐渐升高,吸附初始时吸附速率较快,随着吸附逐渐进行吸附曲线逐渐趋于平缓,最终达到吸附平衡。AO-PAN对铀的吸附量随溶液中初始浓度的增加而升高,温度为303K,溶液中初始铀浓度为500mg/L时,AO-PAN对U(Ⅵ)的吸附量达305.8 mg/g。此外,AO-PAN对铀酰离子的吸附符合朗格缪尔(Langmuir)模型,吸附热力学分析表明AO-PAN对铀酰离子的吸附是吸热和自发过程,吸附动力学分析表明AO-PAN对铀酰离子的吸附行为遵循准二级动力学模型,吸附速率控制机理分析表明AO-PAN对U(Ⅵ)的吸附初始受颗粒内扩散过程控制,随着吸附不断进行吸附过程逐渐由颗粒内扩散控制变为液膜扩散过程控制。吸附实验结果表明,AO-PAN是一种优良的吸附剂,可以用于吸附废水中U(Ⅵ),吸附过程的模型方程可以用于AO-PAN对U(Ⅵ)吸附过程的分析和计算。     

无机锶吸附剂的制备及其应用

为了去除放射性溶液中的90Sr,采用高锰酸钾和氯化锰的水溶液在pH=10~12、60℃的水浴中反应制备了一种MnO2吸附材料,并用X射线衍射法对其进行了初步分析和表征,该样品为α-MnO2和γ-MnO2的混合晶相。采用静态实验对该吸附剂进行研究,并将其与9种常见的天然锶吸附材料进行比较。结果表明:该吸附剂对90Sr的吸附效果明显好于常用天然吸附材料;其对90Sr的吸附速率非常快,约20min即可吸附平衡,且具有较高的理论饱和吸附容量(Q≈0.52mmol/g)和吸附分配系数(Kd),其典型Kd≈104 mL/g;随着硝酸浓度增加90Sr的Kd值迅速降低,当c(HNO3)=0.01mol/L时,Kd≈6×103 mL/g,而当c(HNO3)=0.1mol/L时,Kd值仅为6mL/g,降低了3个数量级;Na+、K+的含量对Kd值的影响较小,随其浓度增加Kd值缓慢降低,但Co2+、Ca2+对锶的Kd值具有较大的影响,随离子浓度增加Kd值快速减小。该吸附剂对模拟和真实放射性废液的90Sr动态去除实验结果表明,其对锶具有很好的吸附性能,可用于去除放射性废水中的90Sr。     

土壤中球孢枝孢对铀（Ⅵ）的吸附

从拟作为低放射性废物处置填埋场土壤中分离出一种霉菌,经过鉴定为链孢霉目黑霉科球孢枝孢,并考察该菌对UO₂²⁺的吸附行为。实验结果表明：铀初始质量浓度为10mg/L,加入5g/L的新鲜湿菌体,其吸附平衡时间约为24h,最终吸附率约94.1%,吸附符合准二级动力学模型;吸附最适宜pH=5～9,当pH≤2时,菌体几乎不吸附UO₂²⁺;铀初始质量浓度为2~10mg/L时,吸附率均在90%左右;吸附近似符合Langmuir吸附经验公式;菌体累积吸附6次吸附量可达6.6mg/g;Ca²⁺会降低微生物对铀的吸附;柠檬酸、硝酸和EDTA对吸附的铀均具有一定的解吸能力,其中柠檬酸最高为67%。采用红外吸收光谱分析,显示吸附后出现UO₂²⁺的吸收峰,表明铀主要以UO₂²⁺的形式被菌体吸附。     

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。     

超支化抗菌型海水提铀材料北大核心CSCD

利用一步水热法将超支化聚酰胺胺(h-PAMAM)接枝到聚丙烯腈(PAN)纤维上,随后进行碱处理,制备出一种具有有效抗菌性的新型海水提铀材料PAN-h-PAMAM-A。通过傅里叶转换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的表面官能团组成和形貌进行了表征。通过系列吸附实验研究了材料在不同条件下(pH、吸附时间和盐离子浓度)的铀吸附性能。竞争离子实验表明,材料对铀酰离子具有较好的选择性吸附能力。PAN-h-PAMAM-A在pH=8.0、20 mg/L铀溶液中平衡吸附容量达到(296.43±4.88)mg/g(n=3)。动力学模拟表明,吸附符合准二级动力学方程。热力学模拟表明,吸附符合Freundlich方程,吸附为不均匀、多层化学吸附。此外,PAN-h-PAMAM-A经过多次吸附解吸循环之后仍然可以保持非常优秀的吸附能力,并且对海洋细菌表现出非常良好的抗菌性能,超支化聚酰胺胺的引入有望综合提升海水提铀材料海洋适用性能力。     

新型铯选择性吸附剂的合成及性能

在金属镍粉表面原位合成了与金属基体紧密结合的亚铁氰化镍钾(KNiFC/Ni)吸附剂。经分析,其表面为面心立方晶系的亚铁氰化镍钾(KNiFC),厚度约为40~80nm,晶格参数为0.996 0nm,化学组成可表示为K1.4Ni1.3Fe(CN)6。结果表明:该吸附剂不水解,对137 Cs具有较高的吸附容量,非常快的吸附速率,很高的选择性,Cs的吸附分配系数(Kd)可达105 mL/g,即使在1.0mol/L NaNO3溶液中,Kd值也大于103 mL/g;该吸附剂吸附137 Cs为典型的离子交换机制,NH+4由于具有和Cs+相近的离子半径所以竞争最为强烈。本吸附剂有望用于含铯废液的处理及137 Cs的分离或提取。     

18-冠-6/LA/Fe3O4复合磁性纳米粒子的制备及其吸附性能研究

Fe₃O₄磁性纳米粒子（MNPs）比表面积大、吸附能力强,且在外磁场作用下易于液固分离,冠醚具有对铀酰离子选择性配位的能力。本研究制备了兼具两者特点和优势的18-冠-6/LA/Fe₃O₄复合磁性纳米粒子。其结构经红外（IR）、扫描电镜-X射线能谱（SEX/EDX）、振动样品磁强计（VSM）、热综合分析仪（TGA）进行表征,表明18-冠-6/LA/Fe₃O₄复合磁性纳米粒子的粒径为12～23 nm,饱和磁化强度为56.34 emu/g。用制得的复合磁性纳米粒子对溶液中铀酰离子进行初步吸附实验,在选定的条件下,平衡吸附率达95%,操作方法快速简便,吸附后的磁粒子可方便地进行富集和回收。     

粉煤灰衍生介孔硅钙材料吸附去除Co(Ⅱ)及放射性过渡金属离子性能研究

针对含低水平放射性过渡金属离子废水的处理需求,本工作以Co(Ⅱ)为代表,研究了粉煤灰衍生介孔硅钙材料对Co(Ⅱ)的吸附去除性能。研究结果表明,高铝粉煤灰“预脱硅-碱石灰烧结提铝”工艺在预脱硅阶段产生的硅钙材料副产品,以水化硅酸钙（C-S-H(Ⅰ)）（钙硅原子摩尔比n(Ca)/n(Si)=0.98～1.00）为主要矿相,属于具有高比表面积（733 m²/g）且孔隙发达的介孔材料,同时,其具有良好的酸碱缓冲性能（pH=2～10）以及一定的阳离子交换性能（Ca²⁺/H⁺）。介孔硅钙材料在35～60℃对Co(Ⅱ)吸附容量最高可达209~296 mg/g,整个过程符合Langmuir单分子层化学吸附,为吸热反应,吸附可在3 h内快速达到平衡,吸附机理主要为离子交换（占84.5%）。而对实际核电站大修废水的吸附试验结果表明,对其中的放射性Co(Ⅱ)去除率大于98.6%,并且其他放射性过渡金属离子也得到去除。在当前放射性核素的水泥固化处置中,介孔硅钙材料不仅与水泥有较高的相容性从而实现放射性核素的高效稳定化,同时还可替代部分水泥从而实现固化产物的减量化,具有较好的环境和经济效益,因此,该介孔硅钙材料在放射性废水核素去除方面具有较大的资源化应用潜力。     

钠基膨润土负载零价锌去除水溶液中U(Ⅵ)的效果及机理

制备了零价锌(ZVZ)、钠基膨润土(Na-bent)负载的零价锌(ZVZ/Na-bent)和AlCl3柱撑改性钠基膨润土负载的零价锌(ZVZ/Al/Na-bent),并研究了ZVZ、ZVZ/Na-bent、ZVZ/Al/Na-bent和Na-bent对水溶液中U(Ⅵ)的吸附效果。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)对四种吸附剂吸附U(Ⅵ)前后进行了表征,研究了四种吸附剂吸附U(Ⅵ)的机理。结果表明:ZVZ呈片状堆叠结构,掺杂膨润土后能明显消除ZVZ堆叠现象。ZVZ/Na-bent和ZVZ/Al/Na-bent对铀的最大吸附量约为250mg/g,ZVZ的最大吸附量能达到505mg/g。采用Langmuir和Freundlich模型分析发现,U(Ⅵ)在四种吸附剂上的吸附行为符合Langmuir模型,热力学研究发现吸附过程的ΔS、ΔH为正值,ΔG0。U(Ⅵ)的去除机理主要为化学还原、水解沉淀和离子交换。     

硅胶吸附去除高放废液中的锆

实验研究硅胶对硝酸体系中Zr、Pu(Ⅳ)的静态吸附和动态吸附行为。在1.0～4.0mol/LHNO₃中，硅胶对Zr的静态吸附容量(以干硅胶计)约为20mg/g，对Pu(Ⅳ)的吸附分配系数为0.7～1.4mL/g。随着料液酸度的降低，硅胶对Zr、Pu的吸附增加。动态吸附实验结果表明，进料酸度为2.0mol/LHNO₃时，硅胶吸附柱的工作容量约为3.5倍柱体积。使用2mol/LHNO₃淋洗液可将吸附Zr、Pu后的硅胶柱中的部分Zr、Pu洗脱，但洗脱不完全。用2倍柱体积的0.2mol/LH₂C₂O₄可将硅胶吸附的Zr、Pu解吸下来。硅胶柱用0.2mol/LH₂C₂O₄解吸后复用6次，Zr的穿透曲线位置相同。     

Plasma-facilitated modification of pumpkin vine-based biochar and its application for efficient elimination of uranyl from aqueous solution

An acrylic modified pumpkin vine-based biochar (p-PVB-PAA) is synthesized by non-thermal plasma-grafting modification of pumpkin vine-based biochar (PVB) for the removal of uranyl from an aqueous solution. Microscopic characterization reveals that compared to PVB the surface of p-PVBPAA has more oxygen-containing functional groups by strong chemical bonding and the specific surface area is increased to 275.3 m² g⁻¹ from 3.8 m² g⁻¹. It is found that p-PVB-PAA showed a much higher maximum adsorption capacity for uranyl from aqueous solutions than PVB, which were 207.02 mg g⁻¹ and 67.58 mg g⁻¹ at pH=5 and 298 K, respectively. Moreover, the adsorption behavior follows a pseudo-second-order kinetics model and the Langmuir adsorption model. Additionally, macroscopic experiments and spectroscopic studies verified that the significantly improved adsorption performance of the p-PVB-PAA is due to surface complexation and electrostatic interactions. Furthermore, the very high removal efficiency and excellent regeneration ability (the percentage of the removal still remained at nearly 90% after five cycles) makes this low-cost, easily obtained, and environmentally friendly material attractive for commercial application.