磷酸三钙去除U(Ⅵ)的性能与机理研究北大核心CSCD |
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引用本文: | 赵凯鑫,高琼,田强,晏敏皓,黄毅.磷酸三钙去除U(Ⅵ)的性能与机理研究北大核心CSCD[J].核化学与放射化学,2023(4):364-375. |
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作者姓名: | 赵凯鑫 高琼 田强 晏敏皓 黄毅 |
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作者单位: | 1.西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室621010;2.西南科技大学材料与化学学院621010; |
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基金项目: | 国家自然科学基金资助项目(11405139);四川省青年科技创新研究团队项目(2022JDTD0017);环境友好能源材料国家重点实验室自主课题项目(21fksy10)。 |
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摘 要: | 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。
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关 键 词: | 磷酸三钙 U(Ⅵ) 吸附容量 去除机理 |
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