β-环糊精改性介孔二氧化硅材料（SBA-15-CD）的制备及对水中U（Ⅵ）的去除机制试验研究

发布时间：2020-12-12 02:44

　　铀作为放射性核素之一和核反应堆的主要燃料,通过与核燃料循环有关的大多数过程和活动,包括采矿,碾磨和废核再加工,对环境构成严重威胁。溶解性的铀主要以UO₂²⁺形式存在,兼具放射性和化学毒性,且能通过食物链积聚最终对人体健康造成潜在危害。吸附法因具有操作简单、处理效率高等优点而备受关注。本研究利用β-环糊精（β-CD）对介孔二氧化硅（SBA-15）进行改性,采用后接枝法合成新型吸附剂（SBA-15-CD）;探讨了溶液pH值,投加量,吸附时间,温度等因素对吸附的影响,并通过FTIR和XPS分析研究改性材料对U（Ⅵ）的吸附机理,得到的研究结果如下:（1）以三乙氧基（3-异氰酸丙基）硅为交联剂,采用后接枝法合成了β-环糊精改性介孔二氧化硅材料（SBA-15-CD）。引入β-CD改性后的SBA-15-CD上出现了颗粒状物质表明已接枝成功,且功能化过程并未使母体材料的主体结构遭到破坏。SBA-15-CD比表面积和孔体积均小于纯的SBA-15,但平均孔径有所增大。（2）SBA-15-CD对U（Ⅵ）的吸附试验结果表明:最佳吸附pH值为5,最佳投加量为0.20g... 

【文章来源】：南华大学湖南省

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

SBA-15的结构示意图

12SBA-15表面上，制备出新型有机—无机复合型吸附剂SBA-15-CD，用于低浓度含铀废水的处理。主要研究内容有：(1)通过改变β-CD的接枝量来优化合成条件，制备出U(VI)吸附量最佳的改性材料SBA-15-CD，并用扫描电镜（SEM）、X射线粉末衍射（XRD）和比表面积（BET）等手段进行表征分析其结构变化；(2)通过单因素实验方法，考察溶液初始pH值、SBA-15-CD投加量、吸附时间、温度等因素对SBA-15-CD吸附U(VI)的影响，确定最佳吸附条件；(3)进行SBA-15-CD对U(VI)的吸附动力学、等温吸附研究及热力学分析，再利用傅里叶红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）分析技术进一步揭示SBA-15-CD对U(VI)的作用机制；(4)通过吸附—解吸实验考察其可再生利用性能。1.5.3技术路线图1.2技术路线图

15图2.1SBA-15-CD（SBA-15-2CD）的合成路线为了更好地比较两种不同β-环糊精接枝量的改性材料SBA-15-CD和SBA-15-2CD对U(VI)的吸附效果，吸附剂投加量均取为0.10g/L，在温度为30℃、溶液初始pH为5的条件下，考察吸附时间为3~240min时SBA-15-CD和SBA-15-2CD吸附50mL5mg/L铀溶液的结果如下：0306090120150180210240270300404244464850q/(mg/g)t/minSBA-15-CDSBA-15-2CD图2.2不同吸附时间下SBA-15-CD和SBA-15-2CD的吸附性能由图2.2可知，两种材料SBA-15-CD和SBA-15-2CD在吸附前5min内对U(VI)的吸附量急剧增加，这是因为吸附剂改性后比表面积增大且表面含有大量的结合位点供U(VI)结合；之后SBA-15-CD和SBA-15-2CD吸附量增幅逐渐变缓，且SBA-15-CD的单位吸附容量高于SBA-15-2CD，因为β-环糊精大分子占据了原有介孔二氧化硅的孔道，增加了U(VI)进入深孔的扩散阻力，接枝量越大阻力越大。


本文编号：2911704