U(Ⅵ)在伊利石及磁性伊利石上的吸附研究 承德人和礦業(yè)
發(fā)布時間：2017/07/25 點擊量：
本論文采用靜態(tài)批式吸附法與微觀表征(如FTIR, XRD、SEM等技術(shù))相結(jié)合研究U(Ⅵ)與伊利石及磁性伊利石的作用機理和模式。本論文共分七章,第一章簡要介紹了論文的選題背景、依據(jù)以及研究的基本內(nèi)容。第二章介紹了本工作的詳細實驗方法。第三章使用FTIR, XRD、SEM等技術(shù)分別對伊利石及磁性伊利石的結(jié)構(gòu)、主要元素組成、官能團進行了詳細的表征。第四、五章分別對U(Ⅵ)在伊利石、磁性伊利石上的吸附進行了詳細研究。第六章對本論文的研究結(jié)果進行總結(jié)。第七章主要對以后的研究方向提出一些設(shè)想。研究結(jié)果表明磁性伊利石的表面性質(zhì)與伊利石有很大的不同,細密地覆蓋了一層Fe3O4顆粒后,磁性伊利石具有了超順磁性,比表面積明顯增大,SiO2和Al2O3含量大幅減小,表面性質(zhì)發(fā)生了明顯改變。U(Ⅵ)在伊利石及磁性伊利石上的吸附情況均符合準(zhǔn)二級動力學(xué)擬合,都屬于化學(xué)吸附。相比于伊利石,吸附劑為磁性伊利石時,吸附平衡時間更短,最大吸附容量也更大(qmax=13.931 mg/g,而U(VD在伊利石上的最大吸附容量qmax=9.416 mg/g)。體系pH對U(Ⅵ)在伊利石及磁性伊利石上的吸附都有著非常明顯的影響,在酸性區(qū)域,U(Ⅵ)在伊利石及磁性伊利石上的吸附都隨著pH的增大而增大,但在中性/堿性區(qū)域時,由于表面性質(zhì)的不同,情況開始有所變化：隨著pH的增大,因為逐漸形成的絡(luò)合物UO2(CO3)22-/UO2(CO3)34-、難溶物Na2U2O7/Na2UO2(CO3)2,U(Ⅵ)在伊利石吸附隨著pH的增大呈先減后增的趨勢,而磁性伊利石由于表面負電荷較伊利石少,U(Ⅵ)的吸附僅僅因為碳酸鹽的形成而緩慢地降低。SO42-/PO43-對U(Ⅵ)在伊利石及磁性伊利石上的吸附影響也相當(dāng)明顯,因為U(Ⅵ)的硫酸鹽絡(luò)合物有著較大的絡(luò)合常數(shù),所以在兩個吸附體系中,低pH下S042-的存在都會抑制U(Ⅵ)在伊利石的吸附,中/堿性區(qū)域則有所區(qū)別：吸附劑為伊利石時,因為硫酸鹽絡(luò)合物存在,使得U(Ⅵ)的絡(luò)合物平均負電荷變低,與伊利石的靜電斥力減弱從而促進了U(Ⅵ)的吸附；在吸附劑為磁性伊利石時,碳酸鹽是決定U(Ⅵ)吸附情況的主要因素,故此時SO42-的存在對吸附無影響。P043-則由于其強大的絡(luò)合作用,在兩個吸附體系中低pH下都極大地促進U(Ⅵ)的吸附,但因為磁性伊利石在高pH下與U(Ⅵ)的磷酸鹽絡(luò)合物親和性較低,故U(Ⅵ)的吸附被抑制,而伊利石體系則不存在這個問題,吸附始終被促進。HA存在對U(Ⅵ)在伊利石及磁性伊利石上的吸附影響也有著顯著區(qū)別,在吸附劑為伊利石時,因為靜電斥力關(guān)系,HA與伊利石表面的親和性較低,U(Ⅵ)會以可溶性的U(Ⅵ)—HA絡(luò)合物的形式留在液相中,導(dǎo)致U(Ⅵ)在伊利石表面的吸附大幅度減弱；而吸附劑為磁性伊利石時,HA與磁性伊利石的靜電斥力只是在堿性區(qū)域較強,故HA的存在僅僅是在堿性區(qū)域抑制吸附,在酸性區(qū)域卻會促進吸附進行。溫度對U(Ⅵ)在伊利石及磁性伊利石上的吸附影響也有不同,在伊利石體系,溫度對吸附幾乎沒有影響,符合Langmuir模型,298.15 K時,U(Ⅵ)的單層飽和吸附容量大約為5.967 mg/g；在磁性伊利石體系中,溫度升高U(Ⅵ)的吸附增強,吸附是一個吸熱過程,也更為符合Langmuir模型,298.15 K時,U(Ⅵ)的單層飽和吸附容量大約為17.938 mg/g,大概是伊利石的3倍。
