多孔硅基吸附剂CeO2/SiO2的合成及其对氟离子和碘酸根的吸附行为研究

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核工业产生的放射性废水成分复杂,其中氟离子和碘酸根离子的存在会对人类健康和环境安全构成潜在的威胁,因此有必要采取相应措施从放射性废水中去除氟离子和碘酸根离子。本文以多孔二氧化硅为载体,采用真空灌注法将二氧化铈担载到二氧化硅的孔道中,合成了CeO2/SiO2吸附剂,并通过SEM、XRD以及FT-IR等多种分析手段对所合成的吸附剂进行相应的表征。结果表明:二氧化铈被成功担载到二氧化硅的孔道中,且所合成的吸附剂是一种多孔结构的球形颗粒,该球形颗粒的比表面积较大,同时具有良好的稳定性;通过红外光谱以及Zeta电位分析可知CeO2/SiO2对离子的吸附包含离子交换和静电作用两种方式。由静态吸附实验结果表明:CeO2/SiO2在合成过程中的煅烧温度和时间的变化会影响其对氟离子和碘酸根的吸附效果,吸附剂对两种离子的吸附容量均随着温度的升高和时间的增加而降低;当pH为2.5时氟离子的吸附效果最佳,而碘酸根的吸附受pH的影响较小;CeO2/SiO2对氟离子和碘酸根的吸附分别在15 min和1 h内达到平衡,饱和吸附容量能分别为2.44 mmol/g和0.26 mmol/g,吸附过程均符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,属于均匀表面上单分子层的化学吸附;由于离子间的竞争吸附,SO42-,H2PO4-及PO43-等共存阴离子会在不同程度上影响CeO2/SiO2对氟离子和碘酸根的吸附性能;CeO2/SiO2的脱附性能和重复利用性优良,以NaOH溶液作为洗脱液时,氟离子和碘酸根的脱附率分别高达95%和83%;由碘酸根的动态吸附实验可知吸附柱的利用率可达90.96%,且穿透曲线符合Thomas模型。由上述结果可知,CeO2/SiO2吸附剂有望应用于放射性废水中氟离子和碘酸根离子的高效去除。
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