铀在榕树叶上的吸附行为及其机理分析

通过静态吸附实验,研究了UO22+在榕树叶上的吸附行为,从热力学和动力学方面对吸附过程进行了分析,并通过红外光谱、扫描电镜探讨了吸附机理。结果表明:UO22+在榕树叶上的吸附是吸热过程,符合Freundlich等温吸附方程,相关系数达0.99以上;表面吸附是动力学控制的主要步骤,吸附动力学过程可用准二级吸附速率方程来描述,相关系数达0.999 8;榕树叶吸附铀是自发的、吸热的吸附反应;榕树叶对铀的吸附使细胞的表面形态发生了改变,在榕树叶吸附铀的过程中,UO22+主要与细胞表面的—OH、C=O、P—O及Si=O等基团螯合,形成配合物,因此,榕树叶吸附铀的机理表现为表面络合吸附机理。     

Fe3O4/改性壳聚糖磁性微球对Hg2+和UO22+的吸附

利用反相悬浮分散法和聚乙二胺改性制备成Fe3O4/壳聚糖磁性微球(PEMCS)以提高其氨基含量.采用X射线衍射(XRD)、红外(IR)、热重分析(TGA)等对其进行了表征,考察PEMCS对Hg2 和UO22 的吸附性能.结果表明,其吸附剂粒径小(15-30 μm),吸附速率快;当氨基含量6.47 mmol/g、pH＜3时可选择性分离Hg2 和UO22 ,因Hg2 能与Cl-形成络阴离子(HgCl3-),以离子交换机理吸附,而UO2 2则不能.对Hg2 与UO22 的饱和吸附容量qm(mmol/g)分别为2.19与1.38.动力学数据采用Lagergrent拟合,对Hg2 与UO22 的吸附速率常数Kad(min-1)分别为0.087和0.055.UO2 2和Hg2 可用1 mol/L H2SO4脱附,UO2 2还可用2 mol/L HCl脱附,脱附率＞90%.     

羟基磷灰石与天然磷灰石去除铀的效果和机理研究

通过静态实验分别研究了反应时间、温度、pH值、铀初始质量浓度、磷灰石用量等条件对羟基磷灰石与天然磷灰石去除铀的影响,并根据热力学和动力学原理进行了分析。结合红外光谱、扫描电镜、X衍射等分析结果探讨了羟基磷灰石与天然磷灰石去除铀的机理。羟基磷灰石去除铀的结果表明:铀的去除量随着铀初始浓度的增大而增大;在pH=4~5的铀溶液中,羟基磷灰石用量为0.75g时,去除效果最好,铀的去除率达85%。天然磷灰石去除铀的结果表明:铀的去除率随铀初始浓度的增大而增大;在pH=3、天然磷灰石用量为1.0g时去除效果最好,铀的去除率高达80%。二者的去除反应均在120min时基本达到平衡,反应过程均既符合二级动力学方程又符合Langmuir热力学方程。红外分析结果表明,二者主要是通过磷酸根与UO2+2的络合作用去除铀。X衍射分析结果表明,羟基磷灰石基本符合纯物质的组成与构成,而天然磷灰石主要成分为Ca5H2(PO4)3F、Ca8H2(PO4)6H2O。扫描电镜对比分析显示,羟基磷灰石外观呈球状且开有孔,孔内有一含大量絮状物的空腔,羟基磷灰石在去除铀后表面变得光滑且微孔也被封闭,这是由于吸附了UO2+2使羟基磷灰石表面分子间发生了链接;而天然磷灰石去除铀前后皆呈现棱角分明的矿物外形,说明被吸附天然磷灰石上的UO2+2,形成了矿物晶体。     

亚铁氰化锌对Co(Ⅱ)的吸附

利用共沉淀法制备了亚铁氰化锌配合物(KZnFC),采用静态法研究了温度、pH值、吸附时间、Co2+初始浓度等因素对Co(Ⅱ)在KZnFC上吸附性能的影响,同时研究了KZnFC重复利用的可能性,从热力学和动力学方面对吸附过程进行了分析,并通过KZnFC吸附Co(Ⅱ)前后的透射电镜(TEM)、全谱等离子体直接光谱仪(ICP)和X射线衍射分析(XRD)对吸附机理进行了初步探讨。实验结果表明:pH值和Co2+初始浓度对吸附过程有显著影响;在25℃、pH=5.5、吸附平衡时间为300min时KZnFC的平衡吸附量Qe=38.53mg/g;KZnFC经过HCl和KCl溶液解吸后具有较好的重复利用性能。KZnFC对Co(Ⅱ)的吸附过程符合Langmuir吸附模型和假二级反应动力学模型。KZnFC吸附Co(Ⅱ)前后的ICP和XRD分析表明,该吸附过程是以样品中K+与溶液中的Co2+发生离子交换为主,吸附后样品晶格常数发生改变,影响了晶体的择优取向。     

铀铌合金在O_2气氛中氧化初期的XPS研究

采用X射线光电子能谱 (XPS)分析研究了 2 98K时铀铌合金的清洁表面在O2 气氛中的原位氧化过程。通过分析反应各阶段U4f ,Nb3d和O1s谱峰的变化 ,揭示了O2 在铀铌合金表面吸附解离后 ,优先与表面Nb原子和U原子结合生成NbO、UO2 -x和UO2 ,然后NbO进一步氧化为NbO2 和Nb2 O5,在氧化的不同阶段U和Nb分别向表面偏析     

放射性核素63Ni(Ⅱ)在膨润土上的吸附

通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对膨润土的物相组成、微观形貌特征等进行了表征。采用静态批式法研究了膨润土对溶液中63 Ni(Ⅱ)的去除效果,考察了吸附时间、pH以及共存阳离子等因素对其吸附性能的影响。膨润土对63 Ni(Ⅱ)吸附符合拟二级动力学方程且受到pH和离子强度影响较大。在低pH时,离子交换和外层络合是主要机理;随着pH增大发生去质子化反应,内层络合或者表面沉淀是主要机理。此外,共存电解质阳离子及腐植酸均对吸附影响显著。     

改性稻秆吸附U(Ⅵ)的特性研究

通过静态吸附实验,以稻秆为吸附剂、含U(Ⅵ)溶液为吸附质,研究了吸附剂改性方法、吸附剂用量、溶液pH值、吸附温度等因素对稻秆吸附U(Ⅵ)效果的影响,探讨了改性稻秆吸附U(Ⅵ)的热力学、动力学性质。实验结果表明,用0.5mol/L NaOH能够对稻秆进行有效改性,在吸附pH=4.0、吸附时间为180min、改性稻秆投加量为5~8g/L、室温条件下,改性稻秆吸附U(Ⅵ)可达到较好吸附效果,U(Ⅵ)去除率达到99.72%;但随着铀初始质量浓度的增加,U(Ⅵ)去除率降低。改性稻秆吸附U(Ⅵ)的热力学过程遵循Langmuir等温吸附方程,相关系数r2=0.989 9;改性稻秆吸附U(Ⅵ)的动力学过程符合准二级动力学方程,相关系数r2达到0.999 2。     

UO2表面铝薄膜生长过程的AES原位研究

室温下在俄歇电子能谱(AES)分析仪超高真空室中,通入适量O2,促使基底U表面氧化,生成UO2,然后利用Ar+枪溅射铝箔,使铝沉积在UO2表面形成Al薄膜.沉积过程中实时采集UO2表面的AES谱和低能电子损失谱(EELS),原位分析铝薄膜在UO2表面的生长过程和膜间界面反应.研究表明,室温下, UO2表面的铝薄膜以岛状方式生长;铝与UO2之间存在相互作用,电子从铝原子向UO2中的铀离子转移,由于表面吸附氧的作用,在UO2/Al界面处存在少量的Al2O3;沉积Al原子与UO2之间发生明显的扩散行为,铝向UO2中扩散,形成了一个氧化态铀、金属铀和铝三者共存区.     

铀在木纤维上的吸附行为及机理分析

为了解木纤维对铀的吸附特性,通过静态吸附实验,研究了木纤维的粒度、吸附时间、用量、温度及溶液的pH值和初始浓度等因素对模拟含铀废水中U(Ⅵ)去除率的影响,并从热力学和动力学方面对吸附过程进行了分析。结果表明:溶液初始pH≈3时,木纤维对铀的吸附平衡时间为4h,且吸附剂粒径越小、温度越高、用量越大,越有利于铀的去除;铀在木纤维上的吸附过程符合Langmuir等温吸附方程,吸附动力学过程可用准二级吸附动力学模型描述,表明化学吸附主要受动力学控制;木纤维吸附铀是自发的吸热反应。SEM、FT-IR和EDS分析结果表明,木纤维吸附铀后表面形态发生了改变,且在吸附过程中铀主要与木纤维表面活性基团螯合并形成配合物,存在表面络合吸附行为;吸附铀前后的能谱对比分析表明,吸附过程中存在离子交换行为。因此,木纤维对铀的吸附机理是以离子交换和表面络合吸附为主、物理吸附为辅的混合吸附过程。     

铀铌合金在O2气氛中氧化初期的XPS研究

采用X射线光电子能谱（XPS）分析研究了298K时铀铌合金的清洁表面在O2气氛中的原位氧化过程。通过分析反应各阶段U4f,Nb3d和Ols谱峰的变化,揭示了O2在轴铌合金表面吸附解离后,优先与表面Nb原子和U原子结合生成NbO、UO2-x和UO2,然后NbO进一步氧化为NbO2和Nb2O5,在氧化的不同阶段U和Nb分别向表面偏析。     

磷酸三钙去除U(Ⅵ)的性能与机理研究北大核心CSCD

为了探究磷酸三钙对U(Ⅵ)的吸附性能与机理,以碳酸钙和磷酸氢二铵为原料,采用固相法合成磷酸三钙粉末,并利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶转换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积分析仪(BET)对其理化特性进行表征。研究pH、固液比、吸附时间、U(Ⅵ)初始浓度、吸附温度等因素对磷酸三钙去除U(Ⅵ)性能的影响。采用动力学吸附、等温吸附、热力学吸附等模型及XRD、FTIR、X射线光电子能谱(XPS)、SEM、能谱仪(EDS)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)等表征手段揭示磷酸三钙去除U(Ⅵ)的机理。结果表明:在pH=3.0、固液比0.1 g/L、吸附时间60 min、U(Ⅵ)初始质量浓度120 mg/L、吸附温度308 K的条件下,磷酸三钙对U(Ⅵ)的平衡吸附容量达到999.25 mg/g。该吸附过程符合准二级动力学模型(化学吸附)和Langmuir模型(单层吸附),且为自发吸热过程。磷酸三钙对U(Ⅵ)的去除机理为溶解和沉淀过程:在酸性水溶液中,磷酸三钙溶解出的Ca^(2+)和PO^(3-)_(4)与UO_(2)^(2+)发生沉淀反应,在磷酸三钙表面生成准钙铀云母(Ca(UO_(2))_(2)(PO_(4))_(2)·6H 2O)。以上结果表明:磷酸三钙可作为一种有应用前景的用于处理含U(Ⅵ)废水的吸附材料。     

聚丙烯腈-钛硅酸钠球形复合吸附剂对Cs+的吸附性能研究

通过静态吸附实验,研究了接触时间、溶液pH值、共存离子、Cs⁺初始浓度等对聚丙烯腈-钛硅酸钠（PAN-NaTS）吸附Cs⁺性能的影响,从动力学、吸附机理和热力学方面对吸附过程进行了分析,并用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)对吸附剂进行了表征。结果表明：PAN-NaTS对Cs⁺的吸附平衡时间约为20 h;最佳pH值为3.90~10.87;溶液中含K⁺、Na⁺、NH⁺₄、Ca²⁺或Mg²⁺时会抑制PAN-NaTS对Cs⁺的吸附。PAN-NaTS对Cs⁺的吸附动力学数据符合准一级动力学方程,且颗粒内扩散和膜扩散共同控制吸附速率,颗粒内扩散是决定吸附速率的关键。PAN-NaTS对Cs⁺的吸附符合Langmuir等温吸附模型,吸附过程为单分子层吸附;PAN-NaTS对Cs⁺的饱和吸附容量可达219-298 mg/g。     

稻壳对铀吸附性能的研究

采用稻壳粉末作为吸附剂,进行了模拟含铀废水中U(Ⅵ)吸附实验的研究,考察了稻壳的粒度、溶液的pH、初始浓度、吸附时间、温度及稻壳用量等因素对铀吸附去除率的影响,分析了吸附过程的反应动力学和等温吸附规律,并用扫描电镜、红外光谱及能谱图分析了吸附机理。结果表明：稻壳粉末对铀的吸附平衡时间为4h,且吸附剂粒度越小、温度越高、投加量越大、溶液pH=5左右时越有利于铀的去除;稻壳对U(Ⅵ)的吸附动力学行为可用准二级吸附速率方程来描述,相关系数R²=1;吸附过程符合Freundlich等温吸附方程,相关系数R²=0.9954;稻壳吸附U(Ⅵ)使表面形态发生变化,与U(Ⅵ)相互作用的基团主要是羟基、羧基、P—O和Si—O。综合看来,稻壳对U(Ⅵ)的吸附既存在物理吸附,又存在化学吸附,为混合吸附过程。     

有机改性蛭石吸附U(Ⅵ)的行为及机理研究

通过静态吸附实验，研究了用十六烷基三甲基溴化铵（HDTMA•Br）改性的蛭石对U(Ⅵ)的吸附行为，以及有机改性蛭石（吸附剂）用量、pH值、铀初始质量浓度、吸附时间等因素对有机改性蛭石吸附U(Ⅵ)效果的影响，从热力学和动力学方面对吸附过程进行了分析，并通过FT-IR和SEM探讨了其相关吸附机理。结果表明：增加吸附剂用量、延长吸附时间和降低铀初始质量浓度都能提高有机改性蛭石对铀的去除率，最佳吸附pH值为6.5左右，120 min达到吸附平衡；用絮凝剂协同吸附能提高有机改性蛭石对铀的吸附效果；有机改性蛭石对铀的吸附遵循Langmuir吸附等温线，符合准二级动力学方程。有机改性蛭石吸附铀前后的FT-IR表明，-OH、Si[CDS1]O等基团起重要作用；SEM分析表明，有机改性蛭石吸附U(Ⅵ)引起其形态结构的改变。     

废水中去除银胶体的负载Fe3+树脂氧化法性能研究

废水中的Ag胶体对生态环境造成了危害,但很少有将其从水中去除的研究。本研究基于Fe~(3+)与树脂D001以静电吸引为驱动的阳离子交换技术,制备负载Fe~(3+)的改性氧化性树脂样品,X射线荧光光谱分析(X-ray Fluorescence,XRF)测试表明D001型树脂中Na+离子被Fe~(3+)完全取代。利用该改性树脂对Ag胶体进行静态吸附试验研究,结果表明:在中性条件下,6.67 mg·mL-1改性树脂对20×10~(-6) Ag胶体去除率可达92.5%,吸附过程在6 h后达到动态平衡,且该吸附过程符合Langmuir等温吸附模型以及准二级动力学方程。X射线光电子能谱分析(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)分析证明吸附过程是氧化还原反应和离子交换的协同作用,先是改性树脂将Ag胶体氧化成Ag~+,同时Fe~(3+)被还原为Fe~(2+),接着通过离子交换将Ag~+吸附,最终实现水溶液中Ag胶体的去除。     

铀铌合金表面热氧化膜结构研究

采用X射线光电谱分析技术、结合Ar离子枪溅射,研究了大气环境、不同温度(室温、100、200和300℃)条件下铀铌合金样品表面氧化膜结构的变化情况。实验结果表明:随温度升高,氧化膜厚度增大,氧化膜结构发生明显变化。不同温度热氧化处理后,铀铌合金初始表面Nb主要以Nb2O5形式存在,在Nb2O5与金属Nb之间,总存在一定厚度的NbO及少量其他价态氧化物NbOx(0x1,1x2)的混合层。室温～200℃热氧化合金样品表面铀均以含间隙氧的UO2+x(P型)存在,其U4f7/2结合能较UO2低约0.7eV。室温条件下,氧化膜成分主要为UO2;100、200℃热氧化后,氧化膜中除UO2外,还含有少量P型UO2+x,其U4f5/2卫星峰的结合能为396.6eV。300℃热氧化后的合金样品表面为铀的高价氧化物(U3O8或UOx,2x3),U4f特征峰的结合能分别为381.8和392.2eV;氧化层为UO2和金属铀的混合物。热氧化过程中,温度对铀氧化的影响较对Nb的明显得多。     

ZSM-5分子筛表面酸碱性质及对Co~(2+)的吸附

采用XRD、FTIR和酸碱滴定等手段对ZSM-5分子筛性质进行研究。采用静态批实验方法研究pH值、离子强度、固液比、平衡时间和Co2+浓度等因素对Co2+在ZSM-5分子筛表面上吸附的影响。结果表明,ZSM-5分子筛对Co2+具有较好的吸附能力和吸附容量;在低pH值下ZSM-5分子筛表面吸附位是以XH、YOH、YO-、YOH2+和XNa形态为主;而在高pH值条件下以YO-和XNa两种形态为主。Co2+在ZSM-5分子筛上的吸附符合准二级动力学;吸附作用受离子强度和pH值影响比较明显。在低pH值下,Co2+主要与ZSM-5分子筛表面发生离子交换作用(X2Co);在高pH值下以表面络合吸附为主(主要形成YOHCo2+和YOCo+两种形态)。     

UO_(2+x)芯块预氧化工艺以及低温烧结致密化机理研究

为实现二氧化铀(UO2)粉末的低温活化烧结,使用综合热分析仪对UO2粉末表面进行预氧化处理,之后结合比表面积仪、X射线衍射仪以及扫描电镜分析粉末的相变点、比表面积、物相成分以及粉末微观形貌。通过以上试验得到:空气中224.6℃加热8 h后,在UO2粉末中出现了少量U3O7,而367.0℃加热8h后,UO2粉末将转变为U3O8。使用热膨胀仪对表面预氧化粉末制备的芯块进行模拟烧结试验发现:经过预氧化处理后,UO2芯块的烧结收缩温度从1200℃降低至580℃,致密速率(ΔL/L)从1.52×10-4 K-1增加到3.08×10-4K-1。基于简化点缺陷模型以及致密化方程,阐述了预氧化处理UO2+x芯块低温烧结的机理,即:UO2+x的扩散系数由于过量氧的存在,与UO2相比呈指数级别增加,该值远大于UO2的扩散系数;而芯块致密化方程中,烧结参数A与UO2+x的扩散系数正相关,其值可表示为温度T的二次多项式的指数形式;多项式参数为:a=16.23658,b=0.04247,c=-2.18802×10-5。     

骨粉对放射性废水中钍的吸附行为研究

以骨粉为吸附材料,对水溶液中的Th(Ⅳ)进行吸附研究。采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)表征了骨粉的理化性质。考察了溶液pH值、钍溶液浓度、接触时间、温度等对骨粉吸附钍的影响,并对骨粉吸附钍的吸附机理进行了探讨。结果表明,骨粉在pH=3时有最大吸附容量。等温吸附实验及动力学研究表明,骨粉对钍的吸附行为符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,单分子层饱和吸附容量为482.50mg/g。热力学研究表明,骨粉对钍的吸附是自发的吸热过程。     

三聚磷酸钠交联磁性壳聚糖树脂对铀酰离子的吸附特性

以三聚磷酸钠为交联剂,分别在pH值为3和8条件下制备具有不同交联度的磁性壳聚糖树脂(TPP-MCR)。考察了pH值、吸附时间及初始铀浓度对TPP-MCR吸附UO2+2的影响。结果表明,pH值对两种不同交联度TPP-MCR吸附UO2+2的影响差别较大。FTIR分析表明,TPP-MCR中磷酸根为UO2+2主要吸附位。TPP-MCR吸附UO2+2为吸热自发过程,吸附动力学可用拟二级动力学模型拟合,表明以化学吸附为主。吸附等温线可用Langmuir模型拟合,293K时最大吸附容量为166.7mg/g。吸附UO2+2后的TPP-MCR可用0.1mol/L HNO3-0.1 mol/L EDTA溶液洗脱再生,并可重复使用多次。