【摘 要】
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核工业的发展伴随着核废料的产生,其中放射性核废水的大量排放威胁生态环境。含Cs+废水的处理净化一直是近些年研究的重点。吸附法因简单高效,工艺成熟被广泛应用在含铯废水处理领域。但传统吸附材料如聚丙烯等在使用过程中效率低,回收处理困难、分散性差,因此近年来利用具备高效吸附特点的氧化石墨烯(GO)、碳纳米管(CNT)等纳米材料改性处理后进行吸附研究成为研究热点。但实际应用中纳米材料存在分散性不足、离子选
【基金项目】
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重点实验室基金项目“磁性纳米复合材料辐照改性及其对污染物的吸附机理研究”;
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核工业的发展伴随着核废料的产生,其中放射性核废水的大量排放威胁生态环境。含Cs+废水的处理净化一直是近些年研究的重点。吸附法因简单高效,工艺成熟被广泛应用在含铯废水处理领域。但传统吸附材料如聚丙烯等在使用过程中效率低,回收处理困难、分散性差,因此近年来利用具备高效吸附特点的氧化石墨烯(GO)、碳纳米管(CNT)等纳米材料改性处理后进行吸附研究成为研究热点。但实际应用中纳米材料存在分散性不足、离子选择性不足、容易聚集、分离困难与易造成二次污染等问题,这制约了纳米材料在废水治理的应用。本文利用比表面积大、在溶液中分散性好的GO为载体,分别构建了巯基修饰的GO与四氧化三铁纳米颗粒(Fe3O4 NPs)复合体系,以及亚铁氰化铜钾(KCu FC)负载磁性氧化石墨烯(MGO)的体系,用于研究可分离式吸附剂对溶液中Cs+去除规律。利用材料分析方法研究制备产物的结构组成,研究了不同环境参量(p H,温度)对试样吸附Cs+特性的影响规律,建立了GO基材料针对Cs+的吸附等温线方程,结合吸附动力学方程及热力学参数研究了吸附机理,以期对放射性铯废水实际治理提供理论指导与技术支撑。论文首先出于增强离子选择性的目的制备巯基修饰的MGO复合体系。结果表明,Fe3O4 NPs呈球状,弥散分布在GO表面。MGO-SH吸附去除Cs+的p H适用范围9.0~11.0,温度适用范围328K到338K,反应平衡时间120min。同类型中,3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)用量3m L得到的样品对Cs+的吸附去除能力更优异。吸附等温线符合Langmuir模型;吸附动力学过程符合准二级动力学模型,类型为化学吸附;液膜扩散步骤主要控制其吸附速率;吸附过程是可自发进行的吸热过程。为进一步提高纳米粉体的吸附容量,设计构建MGO@KCu FC复合体系。研究表明KCu FC均匀分布在MGO表面。对于MGO@KCu FC吸附去除Cs+的行为,其p H适用范围为5.0~9.0,温度使用范围为328K以下,反应平衡时间100min。同类型中,聚乙烯亚胺(PEI)用量2.4m L的样品吸附去除效果更好。吸附等温线符合Freundlich模型;吸附动力学符合准二级动力学模型,类型为化学吸附。吸附速率受粒子内部扩散和液膜扩散协同控制。整个吸附过程是自发的放热反应。本文研制MGO-SH与MGO@KCu FC两种复合粉体,兼具分离与吸附Cs+的特性,在放射性污水治理中有广阔前景,为实际废水处理提供理论指导。
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