铀在凹凸棒石上的吸附特性与机制研究

采用静态实验方法研究了凹凸棒石对水溶液中铀的吸附特性,考察了溶液pH值、初始浓度、吸附时间对吸附的影响,用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)表征凹凸棒石的形貌和结构,用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)表征凹凸棒石吸附铀前后结构的变化,探讨了凹凸棒石对铀的吸附动力学及吸附机制.结果表明,pH值对凹凸棒石吸附铀的影响显著,且在pH=5时吸附量最大.吸附量随着时间增大而增大,在2 h内可以达到平衡,吸附等温线方程符合Langmuir等温吸附模型,吸附过程为准二级动力学模型.由FTIR分析可得,凹凸棒石吸附铀后,在高频区3 700～3 000 cm-1内吸光度减弱,可能是由于铀与凹凸棒石的R—OH发生配位作用形成了R—OUO2+或(R—O)2UO2等络合物;在中频区1 700～800 cm-1内吸光度减弱,可能是铀离子和镁离子产生离子交换作用.铀在凹凸棒石上的吸附机制主要表现为离子交换和配位作用.     

三种微生物对铀的吸附行为研究

开展了酵母菌(真菌)、枯草芽孢杆菌(细菌)、小球藻(藻类)对水体中铀(Ⅵ)的吸附性能及机理研究.结果表明:3种微生物对铀都具有较好的吸附效果.酵母菌,小球藻,枯草芽孢杆菌对铀的最佳吸附率分别为97.19%、97.13%、98.03%;且最大吸附量分别达到341.2、356.5、512.5mgU/g(DW).3种微生物对铀的吸附过程和机理有所不同,酵母菌和小球藻符合Langmuir模型,枯草芽孢杆菌更适合Freundlich模型,吸附至12h,酵母菌表面逐渐出现铀和磷的片状结晶及含铀沉积物堆积,小球藻和枯草芽孢杆菌与铀(50mgU/L)作用后细胞出现明显变形,菌体表面未出现铀的结晶物.     

地浸井场外围含水层砂岩对铀的吸附行为

天然含水层介质对铀的吸附是地下水铀天然衰减的决定因素.然而,人们对天然含水层砂岩吸附铀行为的认识相当有限.因此,本文采用静态实验及数值模拟相结合的方法研究了地浸井场外围砂岩对铀的吸附行为,探究了天然砂岩对溶液中铀的吸附动力学和等温吸附特征,研究了铀初始浓度、pH、其他离子种类与浓度对铀吸附的影响.结果表明,准二级动力学方程与Freundlich等温吸附模型可以更好地表征砂岩对铀的吸附行为;随着溶液中铀初始浓度的增大,砂岩对水溶液中铀的吸附量增大,吸附率减小;在初始pH=3时,铀的吸附率达到最大,为77%;砂岩对溶液中铀的吸附率会随反应体系中Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、HCO₃^-等离子浓度的升高而下降,4种共存离子对该吸附过程抑制能力的顺序为：SO₄^2- < Mg²⁺ < Ca²⁺ < HCO₃^-.这些研究结果可为地浸铀矿山地下水的修复提供理论支持.     

粉煤灰吸附铀的影响因素探讨

为探讨粉煤灰对铀的吸附特性,考察pH、吸附时间、铀溶液浓度对吸附能力的影响,测定了吸附等温线和吸附动力学。结果表明:其吸附等温线符合Freundlich和Langmuir吸附模型,pH值是影响铀去除率的主要因素,吸附铀的最佳pH=5,铀初始浓度越高,粉煤灰的吸附量越高。实验可为地下水复原特别是采用粉煤灰渗透反应墙修复受放射性污染的地下水提供设计依据。     

榕树叶对铀吸附的研究

为探讨榕树叶对铀的吸附特性 ,考察 pH、吸附时间、含重金属溶液浓度对吸附能力的影响 ,绘制出吸附等温线 ,并求出Langmuir曲线和Freundlich曲线相应方程 .结果表明 :榕树叶在pH =3 ,吸附时间t=2 0min时吸附铀的能力最高 .重金属离子浓度越高 ,榕树叶的吸附量越高。     

酵母菌对低浓度铀的吸附机理及动力学研究

探究了以活性和高温灭活酵母为生物吸附剂对低浓度放射性核素铀的吸附能力、相关的动力学特性及机理.结果显示,活性酵母菌和灭活酵母菌对铀的最佳吸附p H分别为5.5和4.5,达到吸附动态平衡所需时间分别为240 min和30 min,活性酵母菌对铀的最佳吸附温度为26℃,而灭活酵母菌对铀的吸附能力受温度影响不明显.不同温度下,活性与灭活酵母对铀的吸附动力学均能较好地符合准二级动力学模型,可决系数均在0.99以上,表明活性与灭活酵母菌对铀的吸附过程中,都存在着电子共用或电子转移过程.扫描电镜结果显示,吸附铀后的活性酵母菌菌体表面出现凹陷,少量块状铀沉淀附着在表面,而经过高温高压处理的灭活酵母菌菌体表面积明显增大,大量的纳米颗粒状铀沉淀附着在表面.红外光谱分析表明,在活性酵母菌对铀离子吸附的过程中,羟基、醛羰基、N—H、C—N等为主要的吸附位点,而羟基、酮羰基、P=O、—HPO_4~(2-)等为灭活酵母菌对铀离子吸附的主要位点.     

满江红对不同形态铀的吸附行为

首先采用Visual MINTEQ 3.1软件模拟了不同pH及不同浓度的碳酸盐或磷酸盐溶液中不同形态铀所占的比例;随后根据模拟结果,配制了5种分别含有UO_2~(2+)、(UO_2)_3(OH)_5~+、UO_2(OH)_3~-、UO_2(CO_3)_3~(4-)和UO_2PO_4~-的铀溶液;最后通过水培实验研究了满江红对这5种不同形态铀的吸附行为.结果表明,这5种不同形态铀对满江红的生长抑制率有显著差异,UO_2~(2+)、(UO_2)_3(OH)_5~+、UO_2(OH)_3~-及UO_2(CO_3)_3~(4-)均能抑制满江红的生长,其中,UO_2~(2+)对满江红的生长抑制率最高,而UO_2PO_4~-则可以促进满江红的生长,但满江红对UO_2~(2+)和(UO_2)_3(OH)_5~+的吸附效率相对较高.当溶液中铀的浓度为2 mg·L~(-1)时,UO_2~(2+)对满江红的富集量和富集系数分别达到了3831 mg·kg~(-1)和1916,(UO_2)_3(OH)_5~+对满江红的富集量和富集系数分别达到了3057 mg·kg~(-1)和1529.可见,要提高满江红对水中铀的去除率和富集量,应将溶液中铀的形态调控为以UO_2~(2+)或(UO_2)_3(OH)_5~+为主,同时要降低溶液中碳酸盐和磷酸盐的含量.     

诱变绳状青霉吸附铀的行为研究

先后采用盐酸羟胺和紫外光辐射,对绳状青霉(Penicillium funiculosum)进行诱变,并用红外光谱分析了诱变绳状青霉细胞表面官能团的变化,采用静态吸附试验研究了铀溶液的pH、温度、初始铀浓度、吸附时间、菌体投加量等因素对其吸附铀的影响.通过对动力学模型、等温吸附模型和热力学方程进行拟合,研究了诱变绳状青霉吸附铀的行为.采用扫描电镜、能谱仪和红外光谱仪分析了吸附前后诱变绳状青霉细胞表面的形貌、化学组成和官能团结构的变化,进而探讨了吸附过程可能涉及的反应机理.结果表明,诱变绳状青霉在pH=6时吸附铀的效果最好,8h即达到吸附平衡,最大吸附量为200mg·g-1,对铀的吸附为细胞表面的缔合—OH、—CHO、不饱和键、—NH2、—PO43-等与铀的配位络合反应.     

丁二酸改性茶油树木屑吸附铀的研究

为了探究丁二酸改性对茶油树木屑吸附铀的促进作用,将茶油树木屑经过粉碎、筛分、碱化和酸化等前处理后,再利用丁二酸对茶油树木屑作改性处理.红外分析表明改性后木屑内部的化学基团中增加了羧基、酯基;扫描电镜可知,改性后的茶油树木屑由致密平直的条状结构变为疏松褶皱的叶片状结构,说明改性作用增加木屑内部的空隙.通过静态吸附实验,考察了吸附反应时间、木屑用量、p H值、温度、以及溶液初始浓度等因素对茶油树木屑改性前后吸附铀的影响;结果表明,茶油树木屑经丁二酸改性后对铀吸附效果明显提高,在12.5 mg·L-1的铀溶液中约提高了20%.改性和未改性的茶油树木屑对铀的吸附都在180 min内达到平衡,并且都符合准二级动力学模型.改性和未改性茶油树木屑对铀的吸附等温线都符合Langmuir和Freundlich模型.且由Langmuir等温方程计算可知,在35℃、p H=4.0条件下,改性后的茶油树木屑对铀的最大吸附容量(Qm)由21.413 3 mg·g-1提高到31.545 7 mg·g-1.     

富里酸-高岭土复合体对溶液中铀的吸附效果探究

为提高高岭土对溶液中铀的吸附效果,将富含官能团的富里酸与高岭土结合形成富里酸-高岭土复合体,通过静态对比试验,研究了pH值、反应时间和吸附剂投加量等因素对富里酸-高岭土复合体的铀吸附效率的影响。试验结果表明:富里酸-高岭土复合体对铀的吸附效率与高岭土相比有显著的增加,富里酸-高岭土复合体和高岭土对铀的吸附率在pH值为5时分别可达99%和80%;富里酸-高岭土复合体和高岭土对铀的吸附反应均在反应时间为20 h达到吸附平衡,富里酸-高岭土复合体和高岭土两种吸附剂的吸附反应皆遵循准二级动力学吸附规律;当吸附剂投加量在0.1～0.5 g之间时,随着富里酸-高岭土复合体和高岭土两种吸附剂投加量的增加,铀的吸附率也随之增加,铀的最大吸附率分别可达87%和78%;铀的解吸效率随着富里酸溶液浓度的增加而增加,相较于用超纯水作洗脱剂的空白试验,铀的解吸率可达60%;富里酸-高岭土复合体对溶液中铀的最佳吸附条件为:溶液pH=5、反应时间20 h、吸附剂投加量0.5 g。该研究结果可为提高溶液中铀的提取与去除效率提供理论依据。     

CS/PVA微球的制备及其对重金属离子吸附研究

利用聚乙烯醇和戊二醛通过化学交联对壳聚糖进行改性,制备了壳聚糖/聚乙烯醇(CS/PVA)微球,采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对CS/PVA微球进行了表征,考察了pH值、吸附时间和重金属离子(Cu²⁺、Fe³⁺、Pb²⁺、Cd²⁺)溶液初始浓度对CS/PVA微粒吸附性能的影响,并进行了吸附动力学研究。结果表明:CS/PVA微球吸附溶液中重金属离子的最佳pH值为7;准二级动力学模型较好地拟合了4种重金属离子的吸附试验数据,表明其吸附过程以化学反应为主,其中金属螯合作用占主导作用;利用Langmuir等温线模型拟合得到的CS/PVA微球对溶液中Cu²⁺和Cd²⁺的最大吸附容量分别为52.33 mg/g和57.81 mg/g,CS/PVA微球对溶液中Fe³⁺、Pb²⁺的吸附更符合Freundlich等温吸附模型,其对Pb²⁺的吸附率最大。     

培养条件下酵母菌吸附铀的研究

研究在培养条件下对活酵母菌吸附铀的能力作了初步研究。利用偶氮胂Ⅲ作为显色剂采用分光光度法测定铀浓度的变化,结合标准曲线计算生长曲线,对酵母生长的抑制及吸附率。结果表明:酵母菌生长曲线基本符合S型生长曲线模型;低铀浓度、短培养时间时铀对酵母菌生长起促进作用,当铀浓度达到0.6mg/mL时才明显表现为抑制作用;铀浓度对吸附率的影响曲线符合典型的吸附等温线模型,随着铀浓度增大,吸附量总趋势增大;在培养条件下酵母菌对铀的处理以6～10h为佳;在低铀浓度下,铀的吸附可由Langmuir和Freundlich吸附模型模拟。     

氨基修饰稻壳生物炭对水溶液中铀的吸附动力学特性

为了探究NBC（氨基修饰生物炭）对U（Ⅵ）的吸附性能,通过在BC（未修饰生物炭）上负载氨基的方法得到氨基修饰生物炭,研究BC、NBC对水溶液中U（Ⅵ）的吸附特征,分析生物炭添加量、溶液pH、溶液中阴离子、初始ρ〔U（Ⅵ）〕、吸附时间和吸附体系温度等因素对U（Ⅵ）吸附的影响,筛选最优的吸附条件,并利用SEM（扫描电镜）、FT-IR（傅里叶红外光谱）、XRD（X-射线衍射）、XPS（X-射线能谱）、BET比表面积、元素分析、零点电位（Zeta电势）测定等手段表征BC、NBC的结构特征,并进一步探讨其对U（Ⅵ）的吸附机理.结果表明:①NBC的比表面积和吸附位点显著增加,对U（Ⅵ）的吸附速率和吸附量明显增加,NBC的最大吸附量（69.63 mg/g）大于BC（53.95 mg/g）. ②NBC对U（Ⅵ）吸附的最佳条件为生物炭添加量0.4 g/L、pH 6、初始ρ〔U（Ⅵ）〕20 mg/L、吸附时间1 h、吸附体系温度328 K. ③BC、NBC对U（Ⅵ）的吸附动力学均符合伪二级动力学方程,R2均为0.999;等温吸附过程均符合Sips等温吸附模型,R2均大于0.914.研究显示,NBC的吸附能力强、环境耐受性好,具有很好的应用潜力.      

酵母菌对Cr(Ⅵ)的生物吸附作用

研究了啤酒酵母对 Cr( )的吸附作用。当 p H=2时吸附效果最好 ,振荡 30 min吸附基本可达平衡。常见离子Na+、Ca2 +、Mg2 +、Cl-等对吸附影响不大。在一定浓度范围酵母菌对 Cr( )的吸附符合 Freundlich和 Langmuin等温吸附模型。随酵母菌和 Cr( )接触时间的增加 ,Cr( )被还原为 Cr( )。     

累托石/腐殖酸微球对水中Cd~(2+)的吸附及动力学研究

采用累托石、腐殖酸、海藻酸钠、氯化钙和聚乙烯醇等材料制备微球状吸附剂去除水中镉离子。考察了微球用量、吸附时间、pH值等因素对吸附效果的影响,测定了吸附等温线,对吸附动力规律进行了探讨。结果表明,在本研究条件下,微球用量、温度和吸附时间对水中镉离子的吸附效果有显著性影响,但溶液pH值对吸附效果的影响并不显著。最优吸附条件为:温度25℃、溶液pH为6,吸附时间6h、微球用量为0.025g/mL。等温吸附规律可用Freundlich和Langmuir模式较好地模拟,吸附呈单分子层形式,吸附性能良好,吸附易于进行。吸附动力学规律遵循Lagergren准一级和Elovich动力学模型。     

Biosorption effects of copper ions on Candida utilis under negative pressure cavitation

Under the optimal condition of copper ions adsorption on yeast,we found some different effects among static adsorption, shaking adsorption and negative pressure cavitation adsorption, and the methods of yeast with different pretreatments also affect adsorption of copper ions. At the same time, the change of intercellular pH before and after adsorption of copper with BCECF was studied. The copper distribution was located by using PhenGreen （dipotassium salt and diacetate）, and the surface of yeast was observed by an atomic force microscope. The results showed that negative pressure cavitation can improve bioadsorption capacity of copper ions on yeast. However, the yeasts＇ pretreatment has a higher effect on bioadsorption. It indicates that heavy metal bioadsorption on yeast has much relation with its cellular molecule basis. With the adsorping, the intercellular pH of yeast increased gradually and changed from acidity to alkalescence. These results may suggest that negative pressure cavitation can compel heavy metals to transfer from the cell surface into inside cell and make the surface of yeast coarse.     

硅藻土深度处理酒精废水的实验研究

硅藻土由于其具有独特的表面结构和良好的吸附性能。将改性后的硅藻土用于酒精废水深度处理进行吸附试验,可知当硅藻土投加量为30mg／L时,能使酒精废水经处理后p（CODCr）稳定达到100mg／L以下。     

磁性核壳CoFe2O4@SiO2@PIL-AO复合材料的制备及其吸附U (VI)性能研究

通过化学合成法制备了磁性核壳CoFe₂O₄@SiO₂@PIL-AO复合材料,采用傅立叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）对其进行了表征,研究了溶液pH、吸附时间、U （VI）初始浓度和温度等参数对U （VI）吸附性能的影响.实验结果表明：在c₀=0.2 mg·L^-1、pH=6.00±0.05、T=298.15 K、m=0.02 g和t=8 h的条件下,CoFe₂O₄@SiO₂@PIL-AO对U （VI）的吸附作用最强,吸附率达到了97.54%;CoFe₂O₄@SiO₂@PIL-AO吸附U （VI）是一个自发进行的吸热反应,U （VI）吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Freundlich模型;CoFe₂O₄@SiO₂@PIL-AO复合材料具有良好的可循环使用性,循环使用5次后它对U （VI）的吸附容量没有明显下降,可重复使用.     

考虑非线性吸附时溶质在有限厚度粘土中的一维扩散解

在采用非线性分段式吸附等温模式的基础上,建立了溶质在粘土中的一维扩散模型,在考虑有限厚度边界及土中溶质背景浓度的条件下得到了相应的解.模型引入了移动边界以说明当溶质在粘土孔隙水中的浓度达到某一较高值后,阻滞因子将发生显著变化.算例分析表明,该模型和考虑经典非线性吸附等温线得到的结果相差不大,这进一步说明了该模型的合理性.考虑非线性吸附效应对溶质迁移有重要影响.在较高溶质浓度下采用线性吸附等温模式会得到偏不安全的结果.该解相对较简单,并可用于验证各种数值模型、拟合试验数据等.     

Ethyl thiosemicarbazide intercalated organophilic calcined hydrotalcite as a potential sorbent for the removal of uranium(VI) and thorium(IV) ions from aqueous solutions

This work was conducted to determine the practicability of using a new adsorbent 4-ethyl thiosemicarbazide intercalated,organophilic calcined hydrotalcite(ETSC-OHTC) for the removal of uranium(U(VI)),and thorium(Th(IV)) from water and wastewater.The FTIR analysis helped in realizing the involvement of nitrogen and sulphur atoms of ETSC in binding the metal ions through complex formation.Parameters like adsorbent dosage,solution pH,initial metal ions concentration,contact time and ionic strength,that influence adsorption phenomenon,were studied.The optimum pH for maximum adsorption of U(VI) and Th(IV) was found to be in the range 4.0-6.0.The contact time required for reaching equilibrium was 4 hr.The pseudo second-order kinetic model was the best fit to represent the kinetic data.Analysis of the equilibrium adsorption data using Langmuir,Freundlich and Sips models showed that the Freundlich model was well suited to describe the metal ions adsorption.The K F values were 25.43 and 29.11mg/g for U(VI) and Th(IV),respectively,at 30°C.The adsorbent can be regenerated effectively from U(VI) and Th(IV) loaded ones using 0.01mol/L HCl.The new adsorbent was quite stable for many cycles,without much reduction in its adsorption capacity towards the metals.