盐湖卤水中铯吸附剂的制备及其应用研究

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铯是极为重要的稀有贵重金属,随着工业和科技的不断发展,对铯稀有金属的国民需求也日益增加。我国铯资源大多以卤水形式存在青海、西藏等地的盐湖、地热水中。而钼磷酸铵(AMP)被认为是金属氧酸盐中铯离子的特效性吸附剂,但AMP比表面积小,极易溶于水,难以作为吸附剂从水溶液中分离提取Cs~+。因此,将AMP与不同载体制备成复合物是解决这一问题的重要手段。本文分别将AMP负载到SBA-15介孔分子筛和1,3,5-苯三甲酸铜(II)(Cu-BTC)晶体材料中得到AMP/SBA-15和AMP/Cu-BTC,并分别研究了它们对低浓度溶液中Cs~+的吸附性能。主要研究结果如下:1、AMP/SBA-15复合多孔材料的制备、表征及其对Cs~+的吸附性能利用水热合成法将AMP负载到SBA-15中,探讨了负载方式、预水解时间和水化温度对材料吸附性能的影响。(1)通过红外(IR)光谱、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和N2吸附等手段对合成材料进行了表征,结果表明,通过该合成方法可将Keggin结构的AMP较好地负载于SBA-15中,在吸附实验中材料能保持完整的骨架结构。最佳预水解时间为3h,最佳水化温度为80℃可得到最佳的吸附材料。(2)AMP/SBA-15对Cs~+的平衡吸附时间为3d,平衡吸附量为54.3248mg/g;Cs~+最大脱附率为72%,脱附后材料的比表面积和孔容可基本复原。吸附动力学符合准二阶动力学模型,吸附等温线符合Freundlich模型。单因素实验表明吸附剂的投放量对吸附性能的影响较大,其次的影响因素是浓度和溶液的pH值。2、AMP/Cu-BTC复合材料多孔材料的制备、表征及其对Cs~+的吸附性能利用水热法合成制备磷钼酸铵/1,3,5-苯三甲酸铜(II)复合多孔材料AMP/Cu-BTC,通过红外(IR)光谱、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对材料进行了表征,并研究了AMP/Cu-BTC对水溶液中Cs~+的吸附性能。结果表明晶体材料AMP/Cu-BTC对Cs~+具有一定的吸附功能,平衡吸附量为29.01mg/g;动力学符合准二阶动力学方程,qe=31.348mg/g,R~2=0.9989;吸附等温线符合Langmuir吸附等温式。
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