海藻酸钠复合材料对六价铀吸附性能及机理研究

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铀矿冶产生的放射性废水,对生态环境构成严重潜在危害,低放废水是亟待解决的核环境问题。利用高分子材料对低放废水进行处理相对于传统铀吸附材料处理具有操作方便、环境友好、节能等优点,从而备受关注。海藻酸钠作为一种溶水性海藻酸盐,易溶于水,富含大量亲水集团COONa、 OH。经相关研究表明,海藻酸钠在重金属废水乃至放射性废水的处理方面具有很大的潜力。羟乙基纤维素在冷水热水中均可溶、无凝胶特性、热稳定性好(140℃),在酸性溶液中不发生沉淀,可作为增稠剂、粘结剂、包覆剂等。自然界广泛存在的腐殖酸并不是单一化合物,它属于大分子聚电物质,由数个分子方程式大小差别很大、结构组成也不一致的多取代羟基芳香羧酸的相似族类组成,从其结构来观察可以发现,腐殖酸含有丰富的COOH、 OH等活性基团,能通过静电作用、离子交换和络合作用来增强材料对于金属阳离子的吸附。试验采用两种混合材料对U(VI)进行吸附试验,对各种性能进行对照,以期能够为新材料吸附U(VI)的研究提供一些基础性数据。采用羟乙基纤维素、腐殖酸分别与海藻酸钠混合,利用戊二醛处理后制备了多孔性薄膜(GA/SA-HEC、GA/SA-HA),并探讨了两种膜吸附模拟含铀废水中的U(VI)特性。通过静态实验,探讨了pH、U(VI)初始浓度、温度、吸附时间对复合膜吸附U(VI)效果的影响。实验结果表明,前者吸附最佳pH为5,后者最佳pH为6,铀吸附量与温度均正相关,吸附平衡时间均为90min;在45℃时,GA/SA-HEC对U(VI)的最大吸附容量达到357.1mg/g,GA/SA-HA对U(VI)的最大吸附容量达476.2mg/g。吸附过程均符合准二级动力学模型,主要表现为颗粒内部扩散;吸附等温过程均符合Langmir吸附等温线模型。红外光谱、扫描电镜、X射线能谱等结果表明,GA/SA-HEC、GA/SA-HA吸附机理均存在离子交换作用,其与U(VI)的相互作用基团均为COOH。
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