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。     

pH、离子强度、时间和温度对Cd(Ⅱ)在伊利石上吸附的影响

用批量平衡法研究了pH值、离子强度、反应时间和温度对Cd(Ⅱ)在伊利石上吸附的影响。并用Lagrange准二级动力学方程、Langmuir等温线方程、Freundlich等温线方程以及D-R等温线方程对实验数据进行拟合。结果表明:pH值和离子强度对Cd(Ⅱ)在伊利石上的吸附均有明显的影响,低pH值下Cd(Ⅱ)在伊利石上的吸附主要是通过外层络合和离子交换;而在高pH值下Cd(Ⅱ)的吸附主要是通过内层络合作用进行;Cd(Ⅱ)在伊利石上的吸附动力学符合Lagrange准二级动力学方程;热力学符合Langmuir等温线方程;升高温度有利于Cd(Ⅱ)在伊利石上的吸附。     

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。     

硅基季铵化分离材料对Pu(Ⅳ)的吸附性能及机理研究

研究了硅基季铵化分离材料(SiR4N)在硝酸溶液中对Pu(Ⅳ)的吸附性能和机理。结果表明,SiR4N对Pu(Ⅳ)的吸附等温线基本符合Langmuir吸附等温线,吸附为放热反应,ΔH=-7.23 kJ/mol。机理研究结果表明,分配比D与树脂功能基团SiR4N+的关系式为:lgD=3.43+1.74lgn(SiR4N+),其配位比接近于2,由此可推测SiR4N在硝酸溶液体系主要吸附的是[Pu(NO3)6]2-。     

纤维素对Co(Ⅱ)的吸附性能

实验采用了静态批式法研究了离子强度、pH值、吸附时间、温度等因素对Co(Ⅱ)在纤维素上吸附性能的影响。结果表明,离子强度和pH对吸附过程有显著影响,在低pH值下,Co(Ⅱ)在纤维素上的吸附主要通过外层络合和离子交换,在高pH值下,主要通过内层络合和表面沉淀。利用Langmuir和Freundlich模型对吸附等温线进行拟合研究,表明Freundlich可以更好的拟合吸附行为。升高温度有利于Co(Ⅱ)在纤维素上的吸附,由热力学数据(ΔH-〇,ΔS-〇和ΔG-〇)计算结果得知,Co(Ⅱ)在纤维素上的吸附是个自发且吸热的过程。     

壳聚糖-生物炭复合材料对U(Ⅵ)的吸附性能试验研究

以壳聚糖(CTS)和生物炭(AC)为原料,采用原位沉淀法制备了壳聚糖-生物炭(CTS-AC)复合材料,研究了吸附时间、铀初始浓度、初始pH值、温度和干扰离子等因素对CTS-AC吸附U(Ⅵ)的影响,探讨了CTS-AC对U(Ⅵ)的吸附动力学、等温线,采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM-EDS)及比表面积分析(BET)等手段进行了相关机理分析。实验结果表明,CTS-AC吸附U(Ⅵ)的最佳条件为:pH=4、CTS-AC投加量0.8～1 g/L、吸附时间240 min,在此条件下,最大吸附率可达94.85%。CTS-AC对U(Ⅵ)的吸附等温线模型符合Langmuir模型,U(Ⅵ)的吸附动力学符合准二级模型;高浓度Cu~(2+)对CTS-AC吸附U(Ⅵ)的抑制作用明显;FT-IR、XRD和EDS结果表明,CTS的负载未改变AC的原结构,仅增大了其孔径、增加了结合位点。CTS-AC对U(Ⅵ)的吸附机制为配位作用以及离子交换。     

Th(Ⅳ)在高庙子膨润土上的吸附行为

采用静态批式法研究了Th(Ⅳ)在高庙子膨润土上的吸附行为。探讨了接触时间、pH、离子强度、固液比以及腐殖酸对吸附的影响。测定了293.15 K下的吸附等温线。实验结果表明,pH和离子强度对Th(Ⅳ)吸附的影响很大,腐殖酸在低pH下促进Th(Ⅳ)在高庙子膨润土上的吸附,而在高pH下几乎没有影响;Th(Ⅳ)在高庙子膨润土上的吸附主要通过表面络合和离子交换进行;Langmuir方程可以很好的拟合吸附等温线。     

壳聚糖-生物炭复合材料对U(Ⅵ)的吸附性能试验研究

以壳聚糖（CTS）和生物炭（AC）为原料，采用原位沉淀法制备了壳聚糖-生物炭（CTS-AC）复合材料，研究了吸附时间、铀初始浓度、初始pH值、温度和干扰离子等因素对CTS-AC吸附U(Ⅵ)的影响，探讨了CTS-AC对U(Ⅵ)的吸附动力学、等温线，采用傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM-EDS）及比表面积分析（BET）等手段进行了相关机理分析。实验结果表明，CTS-AC吸附U(Ⅵ)的最佳条件为：pH=4、CTS-AC投加量0.8～1 g/L、吸附时间240 min，在此条件下，最大吸附率可达94.85%。CTS-AC对U(Ⅵ)的吸附等温线模型符合Langmuir模型，U(Ⅵ)的吸附动力学符合准二级模型；高浓度Cu²⁺对CTS-AC吸附U(Ⅵ)的抑制作用明显；FT-IR、XRD和EDS结果表明，CTS的负载未改变AC的原结构，仅增大了其孔径、增加了结合位点。CTS-AC对U(Ⅵ)的吸附机制为配位作用以及离子交换。     

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。     

钛硅酸钠（Na2Ti2O3SiO4·2H2O）对Cs的吸附热力学分析

钛硅酸钠(Crystalline Sillicotitanate, CST)对铯（Cs）的吸附热力学分析是研究钛硅酸钠吸附铯机理的重要途径之一。本工作通过研究不同温度下CST与不同浓度CsNO₃溶液反应,测定反应前后Cs⁺的浓度变化,得到了一系列参数。结果显示,不同的反应温度对应不同的饱和吸附量,当温度为298.15 、313.15和328.15 K时,饱和吸附量分别为212.8、217.4和232.6 mg/g。分别用Langmuir方程和Freundlich方程对实验数据进行拟合,结果表明,此吸附过程更符合Langmuir等温吸附。在不考虑温度对吸附焓和吸附熵影响的前提下,计算得到吸附焓ΔH=21.28 kJ/mol,ΔS=89.18 J/K/mol以及ΔG<0。以上结果表明,CST对Cs的吸附过程是一个自发进行、既有物理吸附又有化学吸附的吸热反应。     

硝酸溶液中镎在硅胶上的吸附行为研究

研究了硝酸溶液中NP(Ⅳ），Np(Ⅴ)和Np(Ⅵ)在硅胶上的吸附行为。实验结果表明，三种价态的镎在硅胶吸附2－4h达到平衡；镎在硅胶上的吸附分配系数随温度的升高而增加；氧化还原剂初始浓度对镎在硅胶上的吸附影响不大；三种价态的镎的吸附规律符合Langmuir吸附等温线，镎在硅胶上的吸附属于单分子层吸附。从吸附热的数据可判断三种价态的镎在硅胶上的吸附属于化学吸附，为吸热过程。     

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。     

PVP包覆纳米Fe3O4对U（Ⅵ）的吸附

以聚乙烯吡咯烷酮（polyvinyl pyrrolidone, PVP）包覆纳米Fe₃O₄（以Fe₃O₄@PVP表示,下同）作为U（Ⅵ）吸附剂,开展了pH值、初始铀浓度、吸附温度、离子强度、吸附时间等因素对吸附U（Ⅵ）的影响研究,同时进行了吸附等温线、吸附动力学、吸附热力学与循环利用研究。结果表明,在pH=6.00、温度为20～40℃时,Fe₃O₄@PVP吸附U（Ⅵ）达到平衡的时间为5～60 min,单次铀吸附率均大于75%。该吸附过程符合准二级吸附动力学模型,温度为20～40℃时,准二级吸附速率常数为0.000 646～0.012 500 g/（mg·min）;该过程符合Redlich-Peterson与Langmuir等温线模型,根据Langmuir等温线预估20～40℃时Fe₃O₄@PVP吸附U（Ⅵ）的饱和吸附容量为185.8～291.0 mg/g。此吸附过程是一个吸热过程（标准吸附焓变ΔH^?     

PVP包覆纳米Fe3O4对U（Ⅵ）的吸附

以聚乙烯吡咯烷酮（polyvinyl pyrrolidone, PVP）包覆纳米Fe₃O₄（以Fe₃O₄@PVP表示,下同）作为U（Ⅵ）吸附剂,开展了pH值、初始铀浓度、吸附温度、离子强度、吸附时间等因素对吸附U（Ⅵ）的影响研究,同时进行了吸附等温线、吸附动力学、吸附热力学与循环利用研究。结果表明,在pH=6.00、温度为20～40℃时,Fe₃O₄@PVP吸附U（Ⅵ）达到平衡的时间为5～60 min,单次铀吸附率均大于75%。该吸附过程符合准二级吸附动力学模型,温度为20～40℃时,准二级吸附速率常数为0.000 646～0.012 500 g/（mg·min）;该过程符合Redlich-Peterson与Langmuir等温线模型,根据Langmuir等温线预估20～40℃时Fe₃O₄@PVP吸附U（Ⅵ）的饱和吸附容量为185.8～291.0 mg/g。此吸附过程是一个吸热过程（标准吸附焓变ΔH^?     

磺酰基桥联杯［4］芳烃多孔配位笼对海水中U(Ⅵ)的快速吸附

设计合成具有较强铀酰离子结合能力、较快吸附动力学的多孔框架配合物对于海水中铀吸附具有重大的意义。利用对叔丁基磺酰基桥联杯［4］芳烃（H4TC4A SO2）、六水氯化钴和1,3 二（2H 四氮唑 5 基）苯（H2L）在溶剂热的条件下构筑了一例长方体状杯芳烃基多孔配位笼（Co16）,并用于对海水中铀酰离子的吸附。对Co16吸附剂进行U(Ⅵ)吸附实验发现,Co16吸附剂在较宽的pH范围内对U(Ⅵ)具有优异的吸附能力,并在90 min内达到吸附平衡,且符合准二级动力学模型。吸附等温线较好地符合Langmuir模型,表明Co16吸附剂对U(Ⅵ)的吸附属于单层吸附,且对U(Ⅵ)的吸附容量高达54731 mg/g。热力学实验表明,Co16吸附剂对U(Ⅵ)的吸附属于自发吸热的行为。把该材料置于真实海水中20 d后,其在真实海水中的吸附容量可达488 mg/g。以上结果表明,Co16吸附剂在海水铀吸附方面具有巨大的应用潜力。     

含有季铵盐的超高分子量聚乙烯纤维对Au(Ⅲ)的吸附效应

利用预辐射接枝技术制备含有季铵盐官能团的超高分子量聚乙烯(UHMWPE-g-P(GMA-co-MA)-TETAGTA)纤维。研究该纤维对Au(III)的吸附性能,重点考察了起始溶液的p H值、初始Au(III)离子浓度和温度对吸附容量的影响。实验结果表明,UHMWPE-g-P(GMA-co-MA)-TETA-GTA纤维对Au(III)的吸附速率较快、吸附容量大,180 min内能够达到吸附平衡;在溶液的p H值为3时吸附容量最大(355 mg/g)。该吸附过程符合准二级动力学模型和和Langmuir等温吸附模型,吸附反应是一个熵减少的放热反应。     

聚丙烯腈基钛酸钾球形复合吸附剂的制备及其对Sr~(2+)的吸附性能研究

以钛酸钾(KTiO)为有效成分、聚丙烯腈(PAN)为基体,制备了聚丙烯腈基钛酸钾球形复合吸附剂(PAN-KTiO)。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等对PAN-KTiO进行了表征,并通过静态吸附实验,研究了接触时间、pH值、竞争离子、Sr~(2+)初始浓度等对PAN-KTiO吸附Sr~(2+)效果的影响,分析了吸附过程的反应动力学和吸附等温线。结果表明,PAN-KTiO对Sr~(2+)的吸附平衡时间约为24 h,PAN-KTiO吸附Sr~(2+)时,溶液最佳pH值约为6.55;Ca~(2+)、Mg~(2+)对Sr~(2+)在PAN-KTiO上的吸附存在较强的抑制作用;准二级动力学方程能更好地描述PAN-KTiO对Sr~(2+)的吸附动力学过程,而Langmuir模型能更好地描述PAN-KTiO对Sr~(2+)的吸附等温线;PAN-KTiO对Sr~(2+)的吸附过程是以化学吸附为主的单分子层吸附,PAN-KTiO对Sr~(2+)的饱和吸附容量可达53.850 mg/g。     

RGO/FeOOH凝胶制备及其对铀的吸附性

三维(3D)石墨烯复合纳米材料由于具有极佳的物理化学特性而被广泛研究。本文利用Fe(II)离子还原自组装制备3D还原氧化石墨烯与羟基氧化铁(RGO/FeOOH)复合材料,并将材料应用于铀的吸附研究。结果表明,复合材料吸附容量对pH具有很强的依赖性,且当pH为5.5时吸附容量可达115 mg·g-1;在溶液中加入NaClO4并未影响材料的吸附性;研究材料吸附铀(VI)的等温线,发现材料的吸附动力学符合双Langmuir模型曲线;通过离子选择性研究发现RGO/FeOOH复合材料对铀和铅具有较好的选择性。因此,可将此材料用于放射性废水中重金属离子的去除。     

预辐射接枝改性无纺布制备铯离子吸附材料

采用预辐射接枝聚合方法制备了4-羟基丁基丙烯酸酯缩水甘油醚(4HBAG)接枝的聚乙烯/聚丙烯(PE/PP)皮芯结构无纺布。用Na_2SO_3对接枝4HBAG的无纺布(PE/PP-g-4HBAG)进行开环反应,改性得到磺酸型吸附材料。在环氧基物质的量转化率52%时获得了磺酸基密度1.4 mmol/g的吸附材料。采用批次吸附和流动吸附对Cs~+的吸附性能进行研究。Cs~+的吸附等温线和吸附动力学表明,吸附过程遵循Langmuir等温线模型和准二级动力学模型。在1 000 SV/h高流速下,Cs~+的最大吸附容量为1.35 mmol/g。在pH=4~10时,吸附率稳定在90%左右,该值随pH值的增加而降低。在Cs~+初始浓度为1 mg/L和10 mg/L的溶液中研究了Na~+对Cs~+吸附率的影响,当Na~+浓度从0增加到20 mmol/L时,Cs~+的吸附率迅速降低。二价和三价金属离子Mg~(2+)、Ca~(2+)和Fe~(3+)对Cs~+吸附更具有阻碍作用。该磺酸型吸附材料在1 000 SV/h的高流速下能快速去除Cs~+。