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放射性活化腐蚀产物是核电站放射性污染的主要来源之一。其中,54Mn、60Co和63Ni等活化核素半衰期较长,如果处理不当将会对生态环境以及人类健康造成长期威胁。本文首次将新型金属硫化物吸附剂KZTS应用于吸附锰、钴和镍三种活化核素,并证明该吸附剂具有广阔的应用前景。
通过静态试验系统性研究了KZTS对三种离子的吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学,考察了吸附性能的影响因素以及吸附选择性。实验结果表明:KZTS物理性质稳定,其对Mn2+、Co2+和Ni2+三种离子的吸附动力学特性优异,可在40min内达到吸附平衡,去除率达到99.72%。同时,当三种离子初始浓度均为10mg/L时,KZTS适宜投加量为0.5g/L,pH值适用范围为3~8。在此条件下,三种离子的最大吸附容量分别为37.6mg/g、45.4mg/g和38.2mg/g。并且根据吸附等温线研究表明,吸附剂KZTS对Mn2+的吸附过程符合Langmuir吸附等温线模型,而Freundlich模型更适用于描述KZTS对Co2+和Ni2+的吸附过程。通过XPS图谱和定量分析,进一步证明了KZTS对水中Mn2+的吸附机理为离子交换,Co2+和Ni2+的吸附机理除离子交换外可能还存在表面吸附。此外,KZTS在复杂环境中对Co2+具有突出的吸附选择性和较高的分配系数(>106mL/g)。
通过单级吸附/混凝-膜滤烧杯实验确定,吸附剂和阳离子型PAM混凝剂的最佳投加量分别为0.5g/L和5mg/L。此时,Co2+的分配系数值可保持在106mL/g以上,且吸附过程符合Freundlich模型。二级逆流/混凝-膜滤小试实验结果表明,当Co2+离子初始浓度为10mg/L、稀释因子为0.08时,运行阶段每周期出水平均DF值为1615,达到单级吸附/混凝工艺DF值的3倍左右。同时,每周期膜滤前的出水浊度比单级吸附/混凝工艺降低了62.7%。
总之,新型金属硫化物吸附剂KZTS对活化核素具有优异的吸附性能,同时采用二级逆流/混凝-膜滤工艺有助于提高吸附容量,具有潜在的应用价值。
通过静态试验系统性研究了KZTS对三种离子的吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学,考察了吸附性能的影响因素以及吸附选择性。实验结果表明:KZTS物理性质稳定,其对Mn2+、Co2+和Ni2+三种离子的吸附动力学特性优异,可在40min内达到吸附平衡,去除率达到99.72%。同时,当三种离子初始浓度均为10mg/L时,KZTS适宜投加量为0.5g/L,pH值适用范围为3~8。在此条件下,三种离子的最大吸附容量分别为37.6mg/g、45.4mg/g和38.2mg/g。并且根据吸附等温线研究表明,吸附剂KZTS对Mn2+的吸附过程符合Langmuir吸附等温线模型,而Freundlich模型更适用于描述KZTS对Co2+和Ni2+的吸附过程。通过XPS图谱和定量分析,进一步证明了KZTS对水中Mn2+的吸附机理为离子交换,Co2+和Ni2+的吸附机理除离子交换外可能还存在表面吸附。此外,KZTS在复杂环境中对Co2+具有突出的吸附选择性和较高的分配系数(>106mL/g)。
通过单级吸附/混凝-膜滤烧杯实验确定,吸附剂和阳离子型PAM混凝剂的最佳投加量分别为0.5g/L和5mg/L。此时,Co2+的分配系数值可保持在106mL/g以上,且吸附过程符合Freundlich模型。二级逆流/混凝-膜滤小试实验结果表明,当Co2+离子初始浓度为10mg/L、稀释因子为0.08时,运行阶段每周期出水平均DF值为1615,达到单级吸附/混凝工艺DF值的3倍左右。同时,每周期膜滤前的出水浊度比单级吸附/混凝工艺降低了62.7%。
总之,新型金属硫化物吸附剂KZTS对活化核素具有优异的吸附性能,同时采用二级逆流/混凝-膜滤工艺有助于提高吸附容量,具有潜在的应用价值。