以棉布為載體負(fù)載幾種鈾吸附劑的制備研究.pdf

1、隨著核能的開發(fā)利用，陸地鈾資源日益短缺，而海洋中含有豐富的鈾資源，提取海水中的鈾用以保證核能的持續(xù)供應(yīng)。與此同時，核工業(yè)會產(chǎn)生大量的放射性廢液，造成環(huán)境的污染，危害人類的身體健康。因此，以有效的方式提取海水、放射性廢液中的鈾具有重要的科學(xué)與現(xiàn)實(shí)意義。本論文以棉布為基底材料，采用水熱法在其表面包覆堿式碳酸鎂、氧化鋅、鎂鋁水滑石，制備出三種鈾吸附材料，并深入研究和探討了各吸附材料對鈾的吸附性能。為實(shí)現(xiàn)鈾的富集與原材料的循環(huán)利用，設(shè)計(jì)了 HN

2、O3-H2O2和HNO3-NH3·H2O兩種洗提工藝。
　　以硝酸鎂為鎂源、尿素為沉淀劑，采用水熱法在羧基改性的棉纖維表面上包覆堿式碳酸鎂。SEM表明，超聲后堿式碳酸鎂未從棉纖維上脫落，說明堿式碳酸鎂與棉纖維之間有很強(qiáng)的結(jié)合強(qiáng)度。這是由于羧基對鎂離子的絡(luò)合作用產(chǎn)生的原位生長與靜電引力產(chǎn)生的吸附生長共同作用的結(jié)果。TEM表明堿式碳酸鎂是由帶孔的片層堆疊形成的，擁有豐富的孔結(jié)構(gòu)。鈾吸附性能研究表明，所制備的吸附材料對鈾有良好的吸附性能

3、，最大吸附量為367.26 mg/g，吸附的最佳pH值為5.0，60 min后達(dá)到吸附飽和，吸附速率較快，且該吸附過程符合Freundlich等溫吸附模型，遵循準(zhǔn)二級動力學(xué)模型。探討了吸附機(jī)理，推測是堿式碳酸鎂結(jié)晶水水解產(chǎn)生的氫離子與水溶液中的鈾酰離子發(fā)生了置換作用。
　　使用著種-生長兩步法在棉纖維的表面生長一層氧化鋅納米棒陣列。XRD表明，棉纖維表面的氧化鋅擁有較高的結(jié)晶度與純度。TEM表明，氧化鋅納米棒為正六邊形，棒的直徑不

4、統(tǒng)一，且出現(xiàn)接枝生長的現(xiàn)象。初步探討了氧化鋅的生長機(jī)理，可以描述為，生長基元（[Zn(OH)4]2-）移動到棉纖維晶種上，經(jīng)過脫水形成氧化鋅，擇優(yōu)生長形成棒狀。鈾吸附性能研究表明，所制備吸附材料對鈾的最大吸附量為428.76 mg/g，吸附的最佳pH值為5.0，吸附速率較快，40 min達(dá)到吸附飽和。吸附過程符合Langmuir等溫吸附模型，遵循準(zhǔn)二級動力學(xué)模型，則表明氧化鋅對鈾的吸附是單層吸附，且吸附的控制步驟為化學(xué)作用，熱力學(xué)數(shù)據(jù)顯

5、示該吸附過程是自發(fā)的吸熱過程。
　　以硝酸鎂、硝酸鋁、尿素為原料，采用水熱法在棉纖維上包覆一層片狀的鎂鋁水滑石。SEM表明，超聲后鎂鋁水滑石未從棉纖維上脫落，說明鎂鋁水滑石與棉纖維之間有很強(qiáng)的結(jié)合強(qiáng)度。TEM表明，鎂鋁水滑石片層是由較薄的帶孔片層堆疊形成的。由于水蒸氣、二氧化碳的造孔作用使得鎂鋁水滑石擁有豐富的孔結(jié)構(gòu)。鈾吸附性能研究表明，所制備的吸附材料對鈾的最大吸附量為176.3 mg/g，吸附的最佳pH值為6.0，6h達(dá)到吸附