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近年来,伴随着核能在工业、农业、医学、环境、能源等领域广泛应用,大量放射性核废物不断产生,极大的危害着人类健康。生物质炭材料是一种环境友好型的可再生资源,目前被广泛应用于制备各种性能炭质材料。本课题选用杨梅单宁、淀粉等可再生生物质原料,利用水热法和高温热处理制备出生物质炭材料并应用于放射性核素锶的吸附。本文研究内容及结果如下:(1)杨梅单宁(BT)与氧化石墨烯(GO)按不同质量比(1:0、1:0.5、1:1、1:1.5),经水热法,成功制备出还原氧化石墨烯(rGO)、还原氧化石墨烯/杨梅单宁(rGO/BT)生物质炭材料。分析表征发现,BT小分子嵌入分散固化在rGO纳米片层中,形成类海绵状3D材料;材料表面含有大量能与放射性核素离子交换的含氧官能团(-COOH、C-OH)。rGO、rGO/BT 0.5、rGO/BT 1.0、rGO/BT1.5比表面积为75.12,49.63,38.02,20.31 m2 g-1,BT小分子的嵌入降低了材料比表面积。rGO、rGO/BT 0.5、rGO/BT 1.0和rGO/BT 1.5作为吸附剂进行模拟放射性核素锶的吸附试验研究。研究表明溶液酸碱度对吸附性能影响较大,在酸性条件下吸附材料表面易质子化,阻碍Sr2+的吸附/离子交换。通过等温吸附及吸附动力学研究发现生物质炭材料对锶的吸附模型符合Langmuir模型及二阶动力学行为。Langmuir模型线性相关系数分别为0.9934,0.9902,0.9959,0.9977;二阶动力学线性相关系数分别为0.9995,0.9999,0.9998和0.9999;最大吸附容量为40.62,60.61,67.98,44.31 mg/g。(2)以农副产品淀粉为原料,经水热法和600°C以上高温热处理制备出生物质炭球。经分析表征发现,高温热处理制备的生物质炭球均为球形,且800°C处理的生物质炭球大小较均一。不同温度热处理制备的生物质炭球C-700、C-800、C-900和活性炭C-B比表面积分别为2.32,18.86,23.35,1.01m2 g-1,比表面积随温度升高而增加,且温度高于800°C热处理的样品石墨化程度较高。经傅立叶变换红外光谱图分析,显示炭球表面也含有有利于放射性模拟核素的吸附/离子交换的含氧官能团(-COOH、C-OH),但随温度增加含氧官能团数量逐渐降低。生物质炭球C-700、C-800、C-900和活性炭C-B、C-Y作为吸附剂用着模拟放射性核素锶的吸附试验研究。研究结果表明溶液酸碱度对吸附性能影响较大,在酸性条件下吸附材料表面易质子化,阻碍Sr2+的吸附/离子交换。通过等温吸附及吸附动力学研究发现生物质炭材料对锶的吸附模型符合Langmuir模型及二阶动力学行为。Langmuir模型线性相关系数分别为0.9734、0.9805、0.9937、0.9755、0.9660;二阶动力学线性相关系数分别为0.9995,0.9995,0.9994,0.9998,0.9992;最大吸附容量为29.75、16.71、43.88、53.69、36.70 mg/g。综述研究实验数据及理论分析表明,生物质炭材料对放射性核素锶的吸附具有较好的吸附效果,对净化放射性废水具有巨大的应用潜质,这对拓宽农业副产品杨梅单宁、淀粉的资源化利用领域提供了新的思路。