酸化氧化生物炭在含铀放射性废水处理中的应用研究

作者：宋爽; 顾鹏程; 陈中山; 王祥学; 张瑞^*; 文涛^*

来源：中国科学:化学 , 2019, 49(01): 155-164.

• U(Ⅵ)
• 生物炭
• 光谱分析
• 吸附机理

随着核工业的发展,大量放射性污染物被排放到环境中,严重威胁着人类健康.生物炭材料作为一种可再生资源,具有丰富的孔隙结构和独特的表面化学性质,因此被广泛地应用于环境中污染物的去除.本文分别用煅烧处理后的咖啡渣(CG)和硝酸氧化后的咖啡渣(CG-AO)作为生物炭吸附剂,研究了它们在模拟含铀废水中对U(Ⅵ)的去除性能,探究了溶液pH、反应时间、U(Ⅵ)的初始浓度、反应温度等因素对溶液中U(Ⅵ)去除率的影响,并通过X射线光电子能谱(XPS)光谱分析了相应的吸附机理.结果表明, pH对U(Ⅵ)在CG和CG-AO上的吸附效果影响显著,在近中性p H范围内表现出最佳的吸附效果;吸附反应能很快达到平衡,准二级动力学方程能够很好地拟合吸附动力学过程; Langmuir模型能较好地描述CG-AO对U(Ⅵ)的等温吸附过程,吸附容量与温度呈正相关;室温下改性得到生物炭材料对U(Ⅵ)的饱和吸附量约为251.71 mg g-1,几乎是未改性前生物炭的3倍(80.93 mg g-1).基于XPS光谱分析发现, CG-AO对U(Ⅵ)的吸附机理可能是通过羧基与U(Ⅵ)形成表面配合物(O=C–O)2UO2,而CG则可能是通过羧基与水的协同作用与U(Ⅵ)形成表面配合物O=C–OUO2(OH).

• 单位
  华北电力大学; 国家纳米科学中心; 环境科学与工程学院