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介孔分子筛自20世纪90年代初诞生以来,其合成与应用一直受到广泛的关注。介孔分子筛具有高比表面积、狭窄的孔径分布、排列有序且可调控的孔道结构以及良好的的化学和热稳定性,这些特性使其在催化、生物制药、新型纳米材料制备及吸附等领域有广阔的应用前景。
本文以黄山膨润土为硅铝源,CTAB为模板剂,利用水热晶化法合成了介孔材料。XRD和FT-IR测试结果显示合成材料的结构与传统MCM-41介孔材料相似;N2吸附-脱附测得材料比表面积为534.5m2/g,平均孔径为3.1nm。
对介孔材料进行了酸碱滴定,结果表明在不同pH值下,材料的表面化合态分布情况不同。用Gran函数计算得到材料的零点电荷pHzpc为4.18。
以介孔材料为吸附剂,采用静态吸附法考察了其对模拟放射性核素Nd(Ⅲ)、Eu(Ⅲ)和Th(Ⅳ)的吸附性能,考察了吸附时间、吸附剂用量、离子强度、pH、外加离子和温度等对介孔材料吸附性能的影响,并对其吸附机理进行了初步探讨,结果表明:(1)Nd(Ⅲ)、Eu(Ⅲ)和Th(Ⅳ)在介孔材料上的吸附强烈依赖于pH值,而与离子强度无关。(2)Nd(Ⅲ)、Eu(Ⅲ)和Th(Ⅳ)在介孔材料上的吸附速率较快,均符合拟二级动力学方程。(3)通过吸附热力学计算可知,Nd(Ⅲ)、Eu(Ⅲ)和Th(Ⅳ)在介孔材料上的吸附过程均为自发的吸热过程。(4)通过对Nd(Ⅲ)、Eu(Ⅲ)和Th(Ⅳ)在介孔材料上的解吸附研究可知,Nd(Ⅲ)和Eu(Ⅲ)在介孔材料上不会发生解吸,而Th(Ⅳ)却有一定程度的脱附现象。(5)介孔材料对Nd(Ⅲ)、Eu(Ⅲ)和Th(Ⅳ)的吸附机理以内表面络合为主。(6)与膨润土等常用吸附材料比较可知,本实验合成材料的吸附性能较优。