【摘 要】
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铀(U)是一种放射性核素,常被用作核燃料。随着我国核电的高速发展,将产生大量具有放射性以及化学毒性的低浓度含U(VI)废水,如不加妥当处理,一旦泄漏,将对人类生存环境造成巨大危害。因此如何实现高效选择性吸附去除水溶液中的U(VI)对环境具有重要的意义。生物炭是一种绿色环保、成本低廉、原料来源广泛的材料,被广泛应用于吸附溶液中的金属离子。本文以黄甜竹笋壳为原料,通过溶剂热工艺成功制得具有超亲水表面的
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铀(U)是一种放射性核素,常被用作核燃料。随着我国核电的高速发展,将产生大量具有放射性以及化学毒性的低浓度含U(VI)废水,如不加妥当处理,一旦泄漏,将对人类生存环境造成巨大危害。因此如何实现高效选择性吸附去除水溶液中的U(VI)对环境具有重要的意义。生物炭是一种绿色环保、成本低廉、原料来源广泛的材料,被广泛应用于吸附溶液中的金属离子。本文以黄甜竹笋壳为原料,通过溶剂热工艺成功制得具有超亲水表面的纳米氧化镁笋壳生物炭,用于高效选择性吸附去除水溶液中的U(VI)。通过多种表征技术,研究纳米氧化镁笋壳生物炭的理化性质。通过吸附动力学、吸附平衡曲线、热力学参数,结合表征手段解构纳米氧化镁笋壳生物炭对U(VI)的吸附行为与吸附机理。此外,本文还提出了一种低毒无害、绿色环保的Br-padap分光光度法用于检测水溶液中的U(VI)。主要研究结果如下:(1)通过溶剂热工艺制得的具有超亲水表面的纳米氧化镁笋壳生物炭是一种具有潜力的U(VI)吸附剂,对U(VI)的最大Langmuir吸附量可达346.87 mg/g,远大于笋壳生物炭的最大Langmuir吸附量48.58 mg/g。(2)纳米氧化镁笋壳生物炭吸附U(VI)的最佳溶液初始p H为4,最佳吸附剂用量为0.6 g/L,吸附10 h趋于吸附平衡。在二元体系中,纳米氧化镁笋壳生物炭对U(VI)仍保持优秀的去除率。(3)Elovich动力学模型和Freundlich等温吸附模型很好地描述了纳米氧化镁笋壳生物炭吸附U(VI)的动力学和等温吸附行为。吸附热力学参数表明,纳米氧化镁笋壳生物炭对U(VI)的吸附为自发、吸热以及无序度增加的吸附过程。(4)吸附了U(VI)的纳米氧化镁笋壳生物炭烧结实验表明,吸附于纳米氧化镁笋壳生物炭上的U(VI)在750℃下烧结3 h后可转化为U3O7、U3O8和U2O5,有助于核乏燃料的富集,提高铀资源的回收利用。(5)通过SEM、XRD以及TEM等表征手段,表明纳米氧化镁笋壳生物炭吸附水溶液中U(VI)的主要机理为微沉淀机理。(6)本文研发的用以检测水溶液中U(VI)的绿色环保、低毒无害的Br-padap分光光度法,摩尔吸光系数为43315.01 L/(mol·cm),桑德尔灵敏度为0.00549μg/cm~2,具有灵敏度高、显色速度快以及抗干扰能力强等特点。
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