三指胺肟化嗜铀(Ⅵ)真菌改性材料的制备及其吸附研究

来源 :南华大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:liangfeng905
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随着人类社会的快速发展,世界能源需求的不断提高,导致矿业开发随之排放的工业废水也随之增多,对环境造成了很严重的污染。自从21世纪以来,环境污染的热点及难点更集中在减少工业废水和生态环境修复上。对于放射性含铀(Ⅵ)废水的处理,人们尝试着各种先进工艺,比如化学沉淀、离子交换、溶剂萃取、蒸发浓缩、吸附等。由于它们仍存在产生的污泥量多、存在二次污染、成本高、后续处理复杂等漏洞,近年来相关领域研究者便将注意力逐渐投向了具有吸附高效、材料安全、价格低廉等优点的生物吸附法。偕胺肟基团对铀离子具有很高的选择性和亲和力,特别是对铀酰离子能进行有效鳌合。这导致了近年来偕胺肟类吸附剂在环境领域的发展和应用也最受关注。根据实验室前期的研究成果,本研究试图通过化学修饰法拟合成含有三指偕胺肟基团的爪状真菌功能材料。该功能材料是以南海红树林中的内源真菌Fusarium sp.#ZZF51为合成底物制备得到。合成过程中使用扫描电镜、FT-IR、N2-吸附/脱附和TGA对其进行表征确认。为提高材料对铀(Ⅵ)的吸附能力,从单因素试验初步确认了吸附剂量、离子浓度、溶液pH值和时间对吸附容量的影响。接着在其实验结果的基础上,用正交试验进一步优化出实验中最佳吸附条件,为工业处理含铀(Ⅵ)废水提供参考条件。实验主要内容如:在pH=5±3的条件下探讨材料投加量、初始铀浓度、反应时间等因素对改性材料吸附铀性能的影响。同时,采用等温吸附模型和吸附动力学模型研究其吸附过程和吸附机理。通过解吸再生实验研究了功能材料的实验稳定度、可重用性和经济性。从SEM分析中发现,经过化学修饰,改性后材料表面比起原生物质变得更加粗糙,且吸附实验后的材料表面也发生了明显改变。FT-IR谱图显示,通过胺基的引入使得材料上接枝更多的偕胺肟基,吸附后的谱图也表明铀酰离子已被成功吸附络合。N2-吸附/脱附分析计算出ZGEA的比表面积、孔容、平均孔径分别为10.6907 m2 g-1、0.012839 cm3 g-1和29.13 nm。此外,TGA分析结果表明改性后的真菌材料热稳定性较好且成功负载U3O8。准一级和准二级动力学模型拟合曲线R2>0.999,这表明ZGEA的吸附过程既有化学吸附,又是物理吸附的参与。Langmuir和Freundlich模型都能很好的拟合吸附过程,这说明了吸附过程既有单分子吸附又有双分子吸附。在研究再生性能实验中,采用了0.1 mol L-1 HCl溶液作解吸剂,解吸-再生五次后的吸附率仅下降10.92%。ZGEA对溶液中的铀离子的吸附量仍高达511.31 mg g-1。因此,ZGEA在提铀领域中有潜在的应用前景。论文最后的章节对该试验研究进行了总结,并对今后生物材料对重金属水体的研究方法及发展方向进行了展望。
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