復(fù)合磁性納米吸附劑的制備及對鈾的吸附研究.pdf

1、核能是綠色可靠高效安全的能源，科學(xué)利用核能已成為許多國家應(yīng)對解決氣候問題和化石能源短缺現(xiàn)狀的戰(zhàn)略選擇。鈾是核能開發(fā)必不可少的儲備物質(zhì)，但鈾礦開采、鈾礦加工、鈾濃縮、核燃料循環(huán)等核能開發(fā)過程均會產(chǎn)生大量含鈾廢水，以放射毒性和化學(xué)毒性對生態(tài)系統(tǒng)及人體造成損傷，鈾開采的環(huán)境成本日益增大。因此，研發(fā)高效的含鈾廢水治理與修復(fù)技術(shù)，對緩解環(huán)保壓力意義重大。
　　吸附法因取材廣泛、操作簡單、處理效率高、成本低廉，日益成為含鈾廢水治理研究熱點，其

2、研究重點主要集中在高效吸附鈾的功能材料選擇與制備。磁性納米材料與傳統(tǒng)吸附材料比較，具有納米尺寸效應(yīng)顯著、表面活性高、易于固液分離等優(yōu)點，如何對其進行有效的表面改性處理，抑制團聚，提升吸附性能與材料穩(wěn)定性已成為磁性納米吸附劑研發(fā)熱點。
　　本論文主要集中于功能化磁性納米吸附劑的制備和對鈾吸附性能的研究，主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　1、使用共沉淀法制備磁性納米粒子（MN）[1]，加入3-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷（E

3、PPTMS）、正硅酸乙酯與 Fe3O4磁性納米粒子（MN）表面基團發(fā)生共聚反應(yīng)，利用包埋的表面改性方式，制得表面富有含氧活性基團的復(fù)合磁性納米吸附劑（EPPTMS-MN）；使用掃描電鏡（SEM）、傅里葉紅外光譜（FT-IR）、X-晶體衍射儀（XRD）、熱重分析儀（ TGA）對其微觀結(jié)構(gòu)進行了表征分析，并研究了EPPTMS-MN對鈾的吸附性能及其機理。結(jié)論主要包括：（1）新型磁性納米功能吸附劑EPPTMS-MN表面疏松，平均粒徑約為100

4、nm且均勻度高；與 EPPTMS接枝狀況良好，其表面活性基團與納米粒子的高比表面積均有利于對鈾的吸附，其磁學(xué)性能也便于分離與回收。（2）EPPTMS-MN對鈾具有良好吸附性能，在初始pH值為6，溫度為30℃，EPPTMS-MN對初始濃度為20mg/L鈾溶液的1h吸附率可高達97.6％，對低濃度鈾溶液的吸附率在98%以上。利用數(shù)學(xué)模型進行計算分析，可知 EPPTMS-MN對鈾吸附是一個單層吸附為主的化學(xué)吸附過程，輔以多層吸附與孔內(nèi)擴散。（