层状金属硫化物硫化锡钾的制备及其对Sr~(2+)的吸附性能研究

本文用水热法合成了硫化锡钾(KSnS),利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪等对KSnS的形貌和组成进行了表征分析,并通过静态吸附实验分别研究了pH值、接触时间、共存离子和Sr~(2+)初始浓度对KSnS吸附Sr~(2+)的影响。结果表明,在40℃、pH=7.25、Sr~(2+)初始浓度为5.5 mg/L的条件下,KSnS对Sr~(2+)的吸附平衡时间约为35 min,Sr~(2+)去除率为99.62%。吸附反应可操作pH值范围较宽,5pH10时,Sr~(2+)去除率保持在80%以上。溶液中含有K~+、Na~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)等共存离子时,二价离子的干扰大于一价离子。KSnS对Sr~(2+)的吸附动力学行为可用准二级动力学方程描述,吸附过程属于化学吸附。通过Weber-Morris模型和Boyd模型分析可知,液膜扩散是主导吸附速率的步骤。     

基于DBS改性的硅基DtBuCH18C6吸附剂的制备及其对Sr(Ⅱ)的吸附性能研究

为实现高放废液中核素⁹⁰Sr的分离提取,采用十二烷基苯磺酸(DBS)对4′,4′(5″)-二(叔丁基环己基)-18-冠-6(DtBuCH18C6)进行了改性修饰,合成了新型大孔硅基冠醚吸附剂,并通过SEM、TG-DTA、FT-IR等方法对其进行了表征。结果表明：即使在7 mol/L硝酸环境下,吸附剂中DtBuCH18C6的泄漏量也小于2.03%,有较好的化学稳定性;DBS作为配阴离子促进了DtBuCH18C6与Sr(Ⅱ)的络合,在0.5 mol/L硝酸条件下Sr(Ⅱ)的分配系数提高了约10倍(355.02 cm³/g),且在高酸条件下与硝酸离子呈现协同作用;吸附剂对Sr(Ⅱ)的选择吸附性强,吸附过程符合准二级动力学方程及Langmuir吸附模型,最大饱和吸附容量可达到42.13 mg/g。以1 mol/L硝酸作为洗脱剂,洗脱剂与吸附剂的比例设置为0.90 L/g,接触时间为5 h的条件下,约79%的Sr(Ⅱ)可从吸附剂中洗脱下来,说明吸附剂可重复利用。     

基于DBS改性的硅基DtBuCH18C6吸附剂的制备及其对Sr(Ⅱ)的吸附性能研究

为实现高放废液中核素⁹⁰Sr的分离提取,采用十二烷基苯磺酸（DBS）对4′,4′(5″)-二(叔丁基环己基)-18-冠-6（DtBuCH18C6）进行了改性修饰,合成了新型大孔硅基冠醚吸附剂,并通过SEM、TG-DTA、FT-IR等方法对其进行了表征。结果表明：即使在7 mol/L硝酸环境下,吸附剂中DtBuCH18C6的泄漏量也小于2.03%,有较好的化学稳定性;DBS作为配阴离子促进了DtBuCH18C6与Sr(Ⅱ)的络合,在0.5 mol/L硝酸条件下Sr(Ⅱ)的分配系数提高了约10倍（355.02 cm³/g）,且在高酸条件下与硝酸离子呈现协同作用;吸附剂对Sr(Ⅱ)的选择吸附性强,吸附过程符合准二级动力学方程及Langmuir吸附模型,最大饱和吸附容量可达到42.13 mg/g。以1 mol/L硝酸作为洗脱剂,洗脱剂与吸附剂的比例设置为0.90 L/g,接触时间为5 h的条件下,约79%的Sr(Ⅱ)可从吸附剂中洗脱下来,说明吸附剂可重复利用。     

聚锑酸离子交换剂的制备及分离锶和钇

以三氧化二锑为原料,双氧水为氧化剂,经氧化回流法制备聚锑酸无机离子交换剂.该聚锑酸离子交换剂对锶-钇混合溶液中的锶具有较好的选择性吸附能力.通过正交实验设计法对反应影响因素进行了优化,结果表明,在60 ℃时加入40 mL水和12 mL H_2O_2氧化10 g Sb_2O_3固体,反应120 min可制得对Sr~(2+)和Y~(3+)具有较高分离系数的聚锑酸离子交换剂.理化性能研究表明,产物是一种阳离子交换剂,对溶液中的Sr~(2+)和Y~(3+)的动态吸附分离具有较高的选择性.     

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。     

土壤耐锶细菌的筛选及其吸附效果

为了从土壤中筛选出具有耐锶性的细菌,利用牛肉膏蛋白胨固体培养基采用平板涂布的方法从土壤中分离出了12株菌株,通过其对Sr~(2+)的吸附效果对比分析,筛选出了其中4株对Sr~(2+)具有较好吸附效果的细菌进行了驯化,并对驯化前、后细菌生长速率(υA)及对Sr~(2+)的吸附效果进行了分析。结果显示:在含Sr~(2+)培养液中驯化后的细菌生长能力有明显提高,生长速率υA的峰值υA,max的位置由驯化前的1.0d提前到0.5d;同时驯化后的细菌对Sr~(2+)吸附效率均有所提高,筛选出的4株细菌在30℃、转速120r/min、pH=7、培养时间5.0d的条件下对Sr~(2+)的最佳吸附效率均可达到90%以上。     

水合五氧化二锑-磷钼酸铵对锶、铯的吸附性能研究

研究多种因素对水合五氧化二锑(HAP)及水合五氧化二锑-磷磷钼酸铵(HAP-AMP)制备的影响,在实验条件下找到了HAP及HAP-AMP的最佳制备工艺。分别考察了HAP对Sr~(2+),HAP-AMP对Sr~(2+)、Cs~+的吸附性能。结果表明:在实验条件下,HAP对Sr~(2+)的最大吸附量可达0.73 mmol/g,而HAP-AMP对Sr~(2+)、Cs~+的最大吸附量可分别达到0.47 mmol/g和0.32 mmol/g;同时,HAP-AMP对Sr~(2+)、Cs~+的吸附还有显著的选择性。     

用于贫化锌分离的冠醚树脂合成及其特性研究

采用缩聚法自行合成了基于聚苯乙烯和二苯并-18-冠醚-6的PS@DB18C6冠醚树脂,并对其稳定性及吸附、解吸机理及特性进行了探究,而后进行了柱色谱法锌同位素分离实验。结果表明PS@DB18C6冠醚树脂在pH=7的丙酮溶液中具有较大的吸附容量,对锌离子的吸附模型为准一级动力学方程,在pH=3的α-羟基异丁酸(AHIB)溶液中的解吸满足一级动力学方程,且在吸附、解吸过程中能保持较好的结构稳定性;利用PS@DB18C6冠醚树脂通过柱色谱法能够有效实现锌同位素的分离,经过5 m色谱柱淋洗操作后,对⁶⁶Zn和⁶⁸Zn的最大前端富集值(β)分别为1.019 6和1.020 8。     

蛭石和蒙脱石对Sr的吸附性能

研究了蛭石、蒙脱石对Sr的吸附行为及各种实验条件对吸附的影响.结果表明,在室温下,pH=8,初始浓度C_0=20 MBq/L的Sr~(2+)溶液,保持液固比为50∶1(mL∶g)不变时,蛭石和蒙脱石对Sr~(2+)的去除率分别达96.8%和98.5%;在相同条件下,其适宜吸附的pH范围均为3～10,吸附平衡时间分别为2 h和15 min;Ca~(2+)对蛭石和蒙脱石的吸附影响均较大;而2 mol/L HNO_3 能分别将82.7%和98.7%的Sr~(2+) 从蛭石和蒙脱石上解吸下来.蛭石经[Ag(NH_3)_2]~+和1 mol/L HCl改性,吸附率有所提高,[Cu(NH_3)_4]~(2+)的改性能提高蒙脱石的吸附性能;高温改性却使蛭石和蒙脱石的吸附性能变得更差.此外,还用X衍射分析谱(XRD)对改性前后的蛭石和蒙脱石进行了解析,并初步分析了改性后蛭石和蒙脱石吸附性能发生变化的原因.     

磁性氧化石墨烯/壳聚糖纳米复合材料的制备及其对UO_2~(2+)的吸附性能

以氧化石墨烯和壳聚糖为原料,1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)为活化剂,超声法制备了磁性氧化石墨烯/壳聚糖纳米复合材料(MCGO),并研究了其对水溶液中UO_2~(2+)的吸附性能。SEM、FT-IR和XRD分析结果表明,成功制得了MCGO,且负载的Fe_3O_4尺寸为nm级。在温度为288K、pH=5.5、UO_2~(2+)初始浓度为160 mg/L、吸附时间为1.5h时,MCGO吸附容量为266.67mg/g。对实验数据进行热力学和动力学模型拟合,结果表明,MCGO吸附行为符合Langmuir模型和准二级动力学模型,且吸附为吸热自发过程。MCGO第1次重复利用率高达98.47%,经过6次吸附-脱附后,重复利用率仍有74.43%,具有较好的重复利用性。     

Equilibrium and kinetic studies of selective adsorption and separation for strontium using DtBuCH18C6 loaded resin

A crown ether loaded resin was prepared by successive impregnation and fixing the 4′,4′(5″)-di(tert-butylcyclohexano)-18-crown-6 (DtBuCH18C6) and its molecule modifier, 1-dodecanol, onto the porous silica/polymer composite support (SiO₂-P particles). The characterization of DtBuCH18C6 loaded resin was examined by thermal gravimetry and differential thermal analysis and electron probe microanalysis. The adsorption behavior of Sr(II), Cs(I), Ru(III), Pd(II), La(III), Nd(III), Sm(III), Gd(III), Zr(IV), and Mo(VI) was investigated by the batch method. Furthermore, the column test for Sr (II) was performed. The batch experiments were carried out by varying the shaking times, HNO₃ concentration, and initial concentration of metal ions. A relatively large K _d value above 182 cm³/g for Sr(II) was obtained in the presence of 3 M HNO₃. In contrast, the K _d values of Cs(I), Ru(III), Pd(II), La(III), Nd(III), Sm(III), Gd(III), Zr(IV), and Mo(VI) were considerably lower than 10 cm³/g. The adsorption of Sr(II) was found to be controlled by chemisorption mechanism, and followed a Langmuir-type adsorption equation. The breakthrough curve of Sr(II) had S-shaped profile, and the elution percentage was estimated to be 99.9% by using the eluent of H₂O.     

基于硅基冠醚分离90Sr的辐照性能研究

吸附剂的辐射稳定性是评价其在高放废液中实际应用的重要指标。采用旋转蒸发减压法将4′,4′(5″)-二(叔丁基环己基)-18-冠-6(DtBuCH18C6)担载至硅基载体中,合成大孔硅基冠醚吸附剂。研究吸附剂在⁶⁰Co-γ辐照条件下对Sr的吸附性能及重复利用性能。通过扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）和压汞（MIP）对吸附剂进行表征。结果表明：吸附剂粒径为100 μm,分布概率最高为28.12 nm,孔隙率为56.66%。当γ辐照吸收剂量>100 kGy后,吸附剂的FT-IR图谱中观察到羰基的吸收峰,但冠醚特征的C—O—C伸缩振动吸收峰无明显变化。吸附过程符合Langmuir模型,吸附量随着吸收剂量增加而降低。当吸收剂量<100 kGy时,辐照对吸附剂的Sr吸附量的影响<15%,但吸收剂量达到500 kGy后,饱和吸附量仍达到0.16 mmol/g。以去离子水作为洗脱剂经过5次吸附-解吸后,吸附剂效果仍高达88.9%,具有较好的重复利用性。     

磁性纳米微粒的制备方法及其在放射免疫分析中的初步应用

采用化学共沉淀法合成水溶性正癸酸包覆的Fe3O4磁性纳米微粒,并以此为核心物理吸附羊抗兔IgG制备磁性纳米第二抗体,作为磁性分离载体用于放射免疫分析中。用光子相关光谱仪与透射电镜测定了磁性纳米微粒的粒径大小、粒径分布和多分散度等。研究了羊抗兔IgG包被磁性纳米微粒的包被介质的pH、羊抗兔IgG用量和包被时间等制备条件对磁性纳米微粒二抗免疫反应结合能力和非特异结合的影响。结果表明：化学共沉淀法制得的Fe3O4平均粒径约为10-20nm,吸附羊抗兔IgG后其平均粒径为1000nm左右,并可用于放射免疫分析中。提示羊抗兔IgG可通过物理吸附的方法固定在磁性纳米微粒上,其优点是制备方法简便、省时和成本低,在放射免疫分析中具有磁性分离的方便性,具有较大的医学应用价值。     

裂变放射性核素^90Sr、^137Cs分离的研究进展

对近年来裂片核素^90Sr、^137Cs的分离技术如沉淀法、萃取法、无机离子交换法等研究的进展进行评述,同时展望了可能潜在的高放废物（液）处理技术路线。对汽液矿化处理^90Sr、^137Cs废液做了简单介绍。新型高效萃取剂冠醚（DtBuCH18C6）和杯冠芳烃（BOBCalixC6）对^90Sr和^137Cs离子有比较好的选择性;绿色萃取技术如离子液体萃取技术、超临界流体萃取技术也在^90Sr、^137Cs萃取分离中得到应用。晶态钛硅酸盐（CST）和金属硫化物（KMS-1）在碱性条件下对^137Cs和^90Sr有比较高的选择性。汽液矿化处理能将含有^90Sr、^137Cs的低放废液转化成稳定的硅铝酸矿物。虽然理论上能有效地将^90Sr和^137Cs从高放废液中分离出来,但是高放乏燃料的最终处置技术还有待进一步探索。     

磁性功能改性杯[4]芳烃胺肟衍生物及其对铀的吸附特性

以氨基化改性磁性纳米Fe_3O_4粒子为载体,将杯[4]芳烃胺肟衍生物进行磁性功能化改性,制备得到立体构象稳定、与UO_2~(2+)空间配位构型匹配的杯[4]芳烃胺肟衍生物磁性功能材料(MFM-AOCA)。并采用红外光谱、扫描电镜进行了结构表征。考察了溶液pH值、铀初始浓度、MFM-AOCA用量和吸附时间等因素对吸附的影响。结果表明:杯[4]芳烃胺肟衍生物磁性功能修饰后,具有较大的比表面积,其吸附铀的最佳条件是pH值为3.5、铀初始浓度为40 mg/L、吸附剂用量为40 mg和吸附时间为3.5 h。吸附动力学模型和吸附等温模型研究表明,MFM-AOCA对铀的吸附动力学过程符合准二级动力学模型,所得到的相关系数大于0.99;吸附等温线符合Langmuir等温线模型,其最大理论吸附量为141.28 mg/g。使用3种不同的解吸剂对MFM-AOCA解吸再生6次后,其对铀的吸附率均在80%以上,说明该MFMAOCA具有良好的再生性能。     

Fe3O4纳米磁性微粒对钴和锶的吸附

为降低90Sr和60Co对环境的污染,用共沉淀法制备了粒径为10 nm的Fe3O4磁性微粒,分散于水中生成饱和磁化强度（M）为350 kA/m的水基磁流体,用此磁流体对Co2+, Sr2+进行了吸附研究。结果表明,在45 ℃,吸附60 min时,Co2+, Sr2+分别在pH=7和pH=8下达到吸附平衡,吸附容量为1.794, 0.962 mmol/g。用Langmuir等温模型、假二级动力学模型探讨了Fe3O4纳米磁性微粒对Co2+, Sr2+的吸附机制,研究结果表明,该过程是单离子层吸附过程。     

Experimental study on the parameter optimization and application of a packed-bed dielectric barrier discharge reactor in diesel particulate filter regeneration

To compensate for the shortcomings of the thermal and catalytic regeneration of the diesel particulate filter(DPF),a self-designed packed-bed dielectric barrier discharge(DBD)reactor for DPF regeneration was developed.The DBD reactor with the main active substance of nonthermal plasma(NTP)as the target parameter was optimized by adjusting the feed gas,packing particles(material or size),and cooling water temperature.Moreover,a set of optimal working parameters(gas source,O2;packing particles,1.2-1.4 mm ZrO2;and cooling water temperature,20℃)was selected to evaluate the effect of different O3 concentrations on DPF regeneration.The research results showed that selecting packing particles with high dielectric constant and large particles,as well as reducing the cooling water temperature,with oxygen as the feed gas,contributed to an increase in O3 concentration.During DPF regeneration,the following changes were observed:the power of the NTP reactor decreased to lower than 100 W,the O3 concentration increased from 15 g m-3 to 45 g m-3,the CO and CO2 volume fractions of the particulate matter decomposition products increased,and the peak regeneration temperature increased to 173.4℃.The peak temperature arrival time was 60 min earlier,indicating that the regeneration rate of DPF increased with the increase in O3 concentration.However,the O3 utilization rate(the amount of carbon deposit removed per unit volume O3)initially increased and then decreased;when the O3 concentration was set to 25 g m-3,the highest O3 utilization rate was reached.The packed-bed DBD technology contributed to the increase in the concentration of NTP active substances and the regeneration efficiency of DPF.It provides a theoretical and experimental basis for high-efficiency regeneration of DPF at low temperatures(＜200℃).     

Al2O3色层法从低浓铀靶件中分离99Mo条件研究

在裂变⁹⁹Mo的生产工艺中,常用Al₂O₃色层法分离纯化⁹⁹Mo。为建立Al₂O₃色层法从低浓铀(LEU)靶件中分离裂变⁹⁹Mo的工艺,考察吸附时间、温度、酸度、预处理方式等对Al₂O₃吸附Mo效果的影响。研究采用Al₂O₃色层法从不同浓度HNO₃溶液中分离Mo。测定Al₂O₃色层法对Al和主要杂质元素Sr、Ru、Zr、Te、Cs、I的去污系数。研究结果表明,在0.05~0.1 mol/L HNO₃介质中Al₂O₃对Mo有出色的吸附性能,Mo吸附率在99%以上,在NH₄OH溶液中Al₂O₃不吸附Mo。经500 ℃活化3 h预处理得到的Al₂O₃-C具有更大的比表面积,且在HNO₃浓度大于0.1 mol/L时相比于150 ℃活化3 h预处理得到的Al₂O₃-B以及未经高温预处理得到的Al₂O₃-A对于Mo有更好的吸附性能。采用该工艺,通过Al₂O₃色层法从模拟的LEU靶件溶液中提取Mo,Mo回收率大于90%,Al₂O₃色层法对裂变杂质元素Ru、Sr、Zr、Te、Cs等的去除率均大于99.99%,对¹³¹I的去除率大于92%。由此可见,Al₂O₃在HNO₃介质中对Mo的吸附率高,能够有效地去除⁹⁹Mo产品中的杂质核素,适用于从低浓铀靶件中分离裂变⁹⁹Mo。