固定化纳米α-Fe2O3微球对铀（Ⅵ）的吸附特性研究

论文摘要

铀矿冶生产中产生了大量低浓度的含铀等放射性废水，对生态系统构成了威胁，并造成了核资源的浪费。有研究表明，吸附法对低浓度含铀废水的处理是有效的方法之一。纳米铁氧化物因具有丰富的羟基、巨大的表面积，对重金属的络合吸附能力非常强，但是纳米铁氧化物处理废水后固液分离较难的问题影响了纳米铁氧化物的应用。海藻酸钠（SA）固定化具有操作较简单、易成球，强度高，重复利用率高，不产生二次污染等特点，应用广泛。本研究将海藻酸钠与纳米α-Fe2O3制成固定化纳米α-Fe2O3微球，用于吸附U（VI）的试验。探讨了纳米α-Fe2O3含量、交联时间、pH、投加量、浓度、温度等对吸附的影响，分析了两种吸附剂的动力学、吸附等温式和吸附热力学，并采用扫描电镜（SEM）与傅里叶红外光谱仪（FTIR）进行了机理分析。实验结果表明：pH值对铀的吸附过程影响显著，最佳pH值为3，U （Ⅵ）在微球上的吸附量随着吸附时间逐渐增加，前段（1.5h）反应进行得很快，9h达到吸附平衡，U（VI）的浓度为10mg/L时，吸附量为2.64mg/g。准二级速度方程能更好地拟合吸附动力学数据，R2＞0.99。去除率与温度正相关，Langmuir与Freundlich吸附等温方程均能较好地拟合固定化微球对铀的吸附过程（R2>0.99），Freundlich等温线拟合得更好。ΔG＜0，ΔH＞0，且小于40kJ/mol, ΔS＞0，表明吸附过程能自发进行，为吸热反应，吸附过程为物理吸附。通过SEM分析得出固定化纳米α-Fe2O3微球吸附U（VI）的作用是羟基络合及离子交换。通过FTIR检测固定化纳米α-Fe2O3微球吸附U（Ⅵ）前后的表面与截面，得出固定化纳米α-Fe2O3微球吸附U（Ⅵ）所作用的有机官能团相同，主要为：C-H、C-O-C与C=O等，说明固定化纳米α-Fe2O3微球吸附机理主要为配位络合作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 含铀废水的来源、特点及危害
• 1.1.1 含铀废水的来源及特点
• 1.1.2 含铀废水的危害及处理
• 1.2 纳米材料在重金属废水中的应用研究
• 1.2.1 国内外纳米材料处理重金属废水研究现状
• 1.2.2 纳米铁氧化物处理重金属废水研究现状
• 1.3 固定化技术在重金属废水中的应用研究
• 1.3.1 固定化技术
• 1.3.2 海藻酸钠固定化技术
• 1.3.3 海藻酸钠固定化微球吸附铀的研究现状
• 1.4 课题的研究目的与意义
• 1.5 课题的研究内容、创新点、技术路线
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 创新点
• 1.5.3 技术路线
• 第二章 试验材料、设备及试验方法
• 2.1 试验材料与主要试剂
• 2.2 试验主要仪器及设备
• 2.3 试验方法
• 2O₃微球的制备'>2.3.1 固定化纳米α-Fe₂O₃微球的制备
• 2.3.2 六价铀吸附率和吸附量的计算方法
• 2.3.3 吸附动力学与热力学
• 2.3.4 扫描电镜与红外光谱分析原理
• 2.4 本章小结
• 第三章 纳米铁氧化物粉末对 U（VI）的吸附
• 2O₃粉末吸附 U（VI）'>3.1 纳米α-Fe₂O₃粉末吸附 U（VI）
• 2O₃粉末吸附 U（Ⅵ）的影响'>3.1.1 pH 值对纳米α-Fe₂O₃粉末吸附 U（Ⅵ）的影响
• 2O₃粉末投加量对吸附 U（Ⅵ）的影响'>3.1.2 纳米α-Fe₂O₃粉末投加量对吸附 U（Ⅵ）的影响
• 3.2 纳米 Fe3O4粉末吸附 U（Ⅵ）
• 3.2.1 pH 值对纳米 Fe3O4粉末吸附 U（Ⅵ）的影响
• 3.2.2 纳米 Fe3O4粉末吸附 U（Ⅵ）投加量对的影响
• 3.3 本章小结
• 2O₃微球对 U（Ⅵ）的吸附'>第四章 固定化纳米α-Fe₂O₃微球对 U（Ⅵ）的吸附
• 2O₃含量对吸附 U（Ⅵ）的影响'>4.1 微球中纳米α-Fe₂O₃含量对吸附 U（Ⅵ）的影响
• 2O₃微球吸附 U（Ⅵ）的影响'>4.2 交联时间、pH 值对固定化纳米α-Fe₂O₃微球吸附 U（Ⅵ）的影响
• 2O₃微球投加量对吸附 U（Ⅵ）的影响'>4.3 固定化纳米α-Fe₂O₃微球投加量对吸附 U（Ⅵ）的影响
• 2O₃微球吸附 U（Ⅵ）的影响'>4.4 反应温度对固定化纳米α-Fe₂O₃微球吸附 U（Ⅵ）的影响
• 2O₃微球吸附 U（Ⅵ）的影响'>4.5 U（Ⅵ）初始浓度对固定化纳米α-Fe₂O₃微球吸附 U（Ⅵ）的影响
• 2O₃微球吸附 U（Ⅵ）的影响'>4.6 吸附时间对固定化纳米α-Fe₂O₃微球吸附 U（Ⅵ）的影响
• 2O₃微球对 U（Ⅵ）的吸附动力学研究'>4.7 固定化纳米α-Fe₂O₃微球对 U（Ⅵ）的吸附动力学研究
• 2O₃微球吸附 U（Ⅵ）的热力学分析'>4.8 固定化纳米α-Fe₂O₃微球吸附 U（Ⅵ）的热力学分析
• 4.8.1 等温线分析
• 4.8.2 热力学参数
• 4.9 本章小结
• 第五章 吸附机理研究
• 2O₃微球的吸附机理'>5.1 固定化纳米α-Fe₂O₃微球的吸附机理
• 5.2 FT IR 红外图谱分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 附录
• 成果目录
• 致谢