氧化石墨烯基复合材料吸附铀（Ⅵ）的性能与机理试验研究

发布时间：2017-07-14 15:27

  本文关键词：氧化石墨烯基复合材料吸附铀（Ⅵ）的性能与机理试验研究

  更多相关文章： 铀 氧化石墨烯 壳聚糖 β-环糊精 吸附

【摘要】：铀矿冶生产中产生了大量的低浓度含铀废水,对生态环境和人类健康构成严重潜在威胁,如何处理或有效回收废水中的铀是当前的研究热点。吸附法具有高效廉价、操作简单、无二次污染且便于铀回收利用等优点,在铀矿冶环境治理领域前景广阔。研究者首先采用Hummers法制备氧化石墨烯,以其为基底,分别合成了壳聚糖/氧化石墨烯复合材料(CS/GO)和磁性氧化石墨烯/β-环糊精复合材料(MGO/CD)。通过静态试验,考察了溶液初始pH值、投加量、时间、温度以及U(Ⅵ)初始浓度等因素对上述两种复合材料吸附U(Ⅵ)效果的影响,并进行了吸附动力学与热力学分析。CS/GO对U(Ⅵ)的吸附试验结果表明,当GO质量分数为40%,pH值为5,U(Ⅵ)初始浓度为10mg/L时吸附效果最好,吸附平衡时间为5h,30℃时理论饱和吸附量为227.3mg/g。Langmuir等温吸附方程和准二级动力学模型可较好地拟合CS/GO对U(Ⅵ)的吸附过程。CS/GO吸附U(Ⅵ)是自发的吸热反应,且升温促进吸附。SEM图片表明,吸附U(Ⅵ)后CS/GO表面形态发生了改变。FTIR分析表明,CS/GO吸附U(Ⅵ)的过程中,参与反应的基团主要有羟基和氨基。解吸试验表明CS/GO可实现重复利用。MGO/CD对U(Ⅵ)的吸附试验结果表明:MGO/CD吸附U(Ⅵ)的最佳pH值为6,吸附在5h达到平衡,30℃时饱和吸附量为322.6mg/g。MGO/CD对U(Ⅵ)的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附方程。热力学分析表明,MGO/CD对U(Ⅵ)的吸附过程是自发的吸热反应,且升温有利于吸附反应进行。SEM图片表明,MGO/CD表面粗糙,凹凸不平,吸附U(Ⅵ)后其表面变得平整光滑。MGO/CD吸附U(Ⅵ)前后的FTIR表明,羟基、羰基和环氧基是U(Ⅵ)的主要结合位点。解吸试验表明MGO/CD稳定性良好,是一种具有重复使用潜力的吸附剂。
【关键词】：铀 氧化石墨烯 壳聚糖 β-环糊精 吸附
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X771
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 含铀废水概述12-16
• 1.1.1 含铀废水的来源12-13
• 1.1.2 含铀废水的危害13-14
• 1.1.3 含铀废水的处理方法14-16
• 1.2 氧化石墨烯及研究现状概述16-19
• 1.2.1 氧化石墨烯概述16-17
• 1.2.2 吸附剂氧化石墨烯的研究现状17-18
• 1.2.3 氧化石墨烯的改性18-19
• 1.3 壳聚糖及研究现状概述19-20
• 1.3.1 壳聚糖概述19-20
• 1.3.2 壳聚糖处理含铀废水研究现状20
• 1.4 Β-环糊精及研究现状概述20-22
• 1.4.1 β-环糊精概述20-21
• 1.4.2 β-环糊精处理含铀废水研究现状21-22
• 1.5 研究目的与主要研究内容22-24
• 1.5.1 研究目的与意义22
• 1.5.2 研究主要内容22-23
• 1.5.3 研究技术路线图23-24
• 第2章 试验材料、设备及方法24-28
• 2.1 试验主要材料与试剂24-25
• 2.2 试验主要仪器与设备25
• 2.3 试验方法25-28
• 2.3.1 氧化石墨烯的制备25
• 2.3.2 壳聚糖/氧化石墨烯复合材料的制备25-26
• 2.3.3 磁性氧化石墨烯/β-环糊精复合材料的制备26
• 2.3.4 吸附试验26
• 2.3.5 解吸试验26-27
• 2.3.6 吸附剂吸附U(Ⅵ)前后的仪器表征27-28
• 第3章 CS/GO对U(Ⅵ)的吸附性能及机理分析28-40
• 3.1 GO含量对CS/GO吸附U(Ⅵ)的影响28-29
• 3.2 PH值对CS/GO吸附U(Ⅵ)的影响29
• 3.3 投加量对CS/GO吸附U(Ⅵ)的影响29-30
• 3.4 反应时间对CS/GO吸附U(Ⅵ)的影响及动力学分析30-32
• 3.5 吸附等温线及热力学分析32-35
• 3.6 CS/GO的吸附解吸试验35
• 3.7 扫描电镜及EDS能谱结果分析35-36
• 3.8 傅里叶红外光谱结果分析36-37
• 3.9 X射线衍射结果分析37-38
• 3.10 本章小结38-40
• 第4章 MGO/CD对U(Ⅵ)的吸附性能及机理分析40-50
• 4.1 PH值对MGO/CD吸附U(Ⅵ)的影响40-41
• 4.2 投加量对MGO/CD吸附U(Ⅵ)的影响41
• 4.3 反应时间对MGO/CD吸附U(Ⅵ)的影响及动力学分析41-43
• 4.4 吸附等温线及热力学分析43-45
• 4.5 MGO/CD的吸附解吸试验45-46
• 4.6 扫描电镜及EDS能谱结果分析46
• 4.7 傅里叶红外光谱结果分析46-47
• 4.8 X射线衍射结果分析47-48
• 4.9 本章小结48-50
• 第5章 结论与建议50-52
• 5.1 结论50-51
• 5.2 创新点51
• 5.3 建议51-52
• 参考文献52-62
• 附录62-64
• 附录A 铀标准溶液的配制及测定方法62-63
• 附录B 铀标准曲线63-64
• 攻读学位期间发表的论文及参与科研项目64-65
• 已发论文情况64
• 参与科研项目64-65
• 致谢65

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