氧化石墨烯/膨润土复合材料对废水中铀（Ⅵ）的吸附试验研究
发布时间：2021-08-10 11:03
以氧化石墨烯（GO）、膨润土（Bent）为原料,十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为表面活性剂,利用超声混合法合成了氧化石墨烯/膨润土复合材料（GO/Bent）。通过静态吸附试验,探讨了p H、投加量、吸附时间、初始浓度对GO/Bent吸附U（VI）的影响。试验结果表明,当p H为6、GO/Bent投加量为0.2 g/L、U（VI）的初始浓度为10 mg/L时、吸附效果达到最好;吸附过程符合Langmuir等温模型和准二级动力学方程。XRD、SEM、EDS分析表明,GO/Bent合成成功,活性位点丰富,离子交换参与了吸附反应。
【文章来源】：科学技术与工程. 2018,18(16)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
pH对GO/Bent吸附铀的影响Fig.1EffectsofpHonU(VI)adsorptionbyGO/Bent
图3吸附时间对GO/Bent吸附铀的影响Fig.3EffectofadsorptiontimeonuraniumadsorptionbyGO/Bent据，吸附动力减缓，最终达到饱和［6］。因此，将反应吸附时间定为2h。为进一步研究GO/Bent吸附U(VI)的动力学特征，采用准一级动力学模型、准二级动力学模型和颗粒内扩散模型对GO/Bent吸附U(VI)的过程进行拟合，拟合参数结果见表1。由表1知，准二级动力学方程中的三个浓度参数Ｒ2均大于准一级动力学方程，且理论平衡吸附量qe，cal与实际值qe，exp均很接近，表明准二级动力学方程能更好地描述GO/Bent吸附U(Ⅵ)的过程，说明吸附过程为化学吸附，U(Ⅵ)主要通过化学键合作用结合在GO/Bent表面［7］。另外，颗粒内扩散模型的拟合曲线未过原点，表明颗粒内扩散不是GO/Bent吸附U(Ⅵ)的速率控制步骤，吸附过程是多种吸附机制共同控制的［8］。2.4吸附热力学分析在温度为30℃、pH为6、GO/Bent投加量为0.2g/L、反应时间为2h、溶液中U(VI)初始浓度为2～60mg/L的条件下，GO/Bent吸附U(VI)试验结果如图4所示。由图4可看出，当U(Ⅵ)平衡浓度的升高时，GO/Bent的吸附量也渐渐增大，吸附率却呈下降趋势。这是由于U(Ⅵ)初始浓度较高时，其浓度梯度(ΔC=C0－Ce)也较大，促进U(Ⅵ)向GO/Bent表面与内部扩散，从而吸附量相应增大;而吸附率下降是由于单位质量的GO/Bent与U(Ⅵ)结合位点有图4GO/Bent对铀的吸附等温线Fig.4AdsorptionisothermsofuraniumbyGO/Bent限［9］。为此，在处理实?
度为30℃、pH为6、GO/Bent投加量为0.2g/L、反应时间为2h、溶液中U(VI)初始浓度为2～60mg/L的条件下，GO/Bent吸附U(VI)试验结果如图4所示。由图4可看出，当U(Ⅵ)平衡浓度的升高时，GO/Bent的吸附量也渐渐增大，吸附率却呈下降趋势。这是由于U(Ⅵ)初始浓度较高时，其浓度梯度(ΔC=C0－Ce)也较大，促进U(Ⅵ)向GO/Bent表面与内部扩散，从而吸附量相应增大;而吸附率下降是由于单位质量的GO/Bent与U(Ⅵ)结合位点有图4GO/Bent对铀的吸附等温线Fig.4AdsorptionisothermsofuraniumbyGO/Bent限［9］。为此，在处理实际含铀废水时，GO/Bent更适合处理低浓度含铀废水。吸附等温线通常用来研究吸附剂吸附重金属的机理。一般采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型来对吸附过程进行拟合，拟合结果见表2。从表2中可以看出，随着温度的升高，GO/Bent对U(VI)吸附量也在增大，说明升高温度有利于GO/Bent对U(VI)吸附，GO/Bent吸附U(VI)的过程为吸热反应。采用Langmuir和Freundlich吸附等温模型对吸附数据拟合。研究GO/Bent对U(VI)吸附热力学机理，同时吸附等温线也能很好的解释吸附热力学过程。GO/Bent的Langmuir和Freundli-ch吸附等温拟合如表2所示。GO/Bent的Langmuir吸附等温方程相关系数均大于0.999，明显高于Freundlich吸附等温方程的相关系数，说明Langmuir吸附等温方程能更好地拟合GO/Bent吸附铀的过程，可得知GO/Bent对U(VI)的吸附均是一种均匀的单分子层吸附;Freundlich方?
【参考文献】：
期刊论文
[1]回生淀粉吸附U（Ⅵ）的特性及机理分析[J]. 邹皓,谢水波,刘迎九,李利成,张希晨. 科学技术与工程. 2017(13)
[2]磁性氧化石墨烯/β-环糊精复合材料对U（Ⅵ）的吸附性能及机理[J]. 史冬峰,唐振平,黄华勇,曾涛涛,谢水波. 原子能科学技术. 2016(09)
[3]氧化石墨烯/二氧化硅复合材料对铀（Ⅵ）的吸附性能[J]. 王亮,谢水波,杨金辉,曾涛涛,刘金香. 中国有色金属学报. 2016(06)
[4]石墨烯改性有机膨润土吸附性能及其动力学[J]. 邢奕,刘敏,洪晨,张莹莹,王康,赵晓明,田星强. 工程科学学报. 2016(03)
[5]低光照强度下氧化石墨烯-g-C3N4/PVDF膜的光催化降解性能研究[J]. 杭祖圣,陆炎,黄玉安,谈玲华. 科学技术与工程. 2015(16)
本文编号：3333940
【文章来源】：科学技术与工程. 2018,18(16)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
pH对GO/Bent吸附铀的影响Fig.1EffectsofpHonU(VI)adsorptionbyGO/Bent
图3吸附时间对GO/Bent吸附铀的影响Fig.3EffectofadsorptiontimeonuraniumadsorptionbyGO/Bent据，吸附动力减缓，最终达到饱和［6］。因此，将反应吸附时间定为2h。为进一步研究GO/Bent吸附U(VI)的动力学特征，采用准一级动力学模型、准二级动力学模型和颗粒内扩散模型对GO/Bent吸附U(VI)的过程进行拟合，拟合参数结果见表1。由表1知，准二级动力学方程中的三个浓度参数Ｒ2均大于准一级动力学方程，且理论平衡吸附量qe，cal与实际值qe，exp均很接近，表明准二级动力学方程能更好地描述GO/Bent吸附U(Ⅵ)的过程，说明吸附过程为化学吸附，U(Ⅵ)主要通过化学键合作用结合在GO/Bent表面［7］。另外，颗粒内扩散模型的拟合曲线未过原点，表明颗粒内扩散不是GO/Bent吸附U(Ⅵ)的速率控制步骤，吸附过程是多种吸附机制共同控制的［8］。2.4吸附热力学分析在温度为30℃、pH为6、GO/Bent投加量为0.2g/L、反应时间为2h、溶液中U(VI)初始浓度为2～60mg/L的条件下，GO/Bent吸附U(VI)试验结果如图4所示。由图4可看出，当U(Ⅵ)平衡浓度的升高时，GO/Bent的吸附量也渐渐增大，吸附率却呈下降趋势。这是由于U(Ⅵ)初始浓度较高时，其浓度梯度(ΔC=C0－Ce)也较大，促进U(Ⅵ)向GO/Bent表面与内部扩散，从而吸附量相应增大;而吸附率下降是由于单位质量的GO/Bent与U(Ⅵ)结合位点有图4GO/Bent对铀的吸附等温线Fig.4AdsorptionisothermsofuraniumbyGO/Bent限［9］。为此，在处理实?
度为30℃、pH为6、GO/Bent投加量为0.2g/L、反应时间为2h、溶液中U(VI)初始浓度为2～60mg/L的条件下，GO/Bent吸附U(VI)试验结果如图4所示。由图4可看出，当U(Ⅵ)平衡浓度的升高时，GO/Bent的吸附量也渐渐增大，吸附率却呈下降趋势。这是由于U(Ⅵ)初始浓度较高时，其浓度梯度(ΔC=C0－Ce)也较大，促进U(Ⅵ)向GO/Bent表面与内部扩散，从而吸附量相应增大;而吸附率下降是由于单位质量的GO/Bent与U(Ⅵ)结合位点有图4GO/Bent对铀的吸附等温线Fig.4AdsorptionisothermsofuraniumbyGO/Bent限［9］。为此，在处理实际含铀废水时，GO/Bent更适合处理低浓度含铀废水。吸附等温线通常用来研究吸附剂吸附重金属的机理。一般采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型来对吸附过程进行拟合，拟合结果见表2。从表2中可以看出，随着温度的升高，GO/Bent对U(VI)吸附量也在增大，说明升高温度有利于GO/Bent对U(VI)吸附，GO/Bent吸附U(VI)的过程为吸热反应。采用Langmuir和Freundlich吸附等温模型对吸附数据拟合。研究GO/Bent对U(VI)吸附热力学机理，同时吸附等温线也能很好的解释吸附热力学过程。GO/Bent的Langmuir和Freundli-ch吸附等温拟合如表2所示。GO/Bent的Langmuir吸附等温方程相关系数均大于0.999，明显高于Freundlich吸附等温方程的相关系数，说明Langmuir吸附等温方程能更好地拟合GO/Bent吸附铀的过程，可得知GO/Bent对U(VI)的吸附均是一种均匀的单分子层吸附;Freundlich方?
【参考文献】：
期刊论文
[1]回生淀粉吸附U（Ⅵ）的特性及机理分析[J]. 邹皓,谢水波,刘迎九,李利成,张希晨. 科学技术与工程. 2017(13)
[2]磁性氧化石墨烯/β-环糊精复合材料对U（Ⅵ）的吸附性能及机理[J]. 史冬峰,唐振平,黄华勇,曾涛涛,谢水波. 原子能科学技术. 2016(09)
[3]氧化石墨烯/二氧化硅复合材料对铀（Ⅵ）的吸附性能[J]. 王亮,谢水波,杨金辉,曾涛涛,刘金香. 中国有色金属学报. 2016(06)
[4]石墨烯改性有机膨润土吸附性能及其动力学[J]. 邢奕,刘敏,洪晨,张莹莹,王康,赵晓明,田星强. 工程科学学报. 2016(03)
[5]低光照强度下氧化石墨烯-g-C3N4/PVDF膜的光催化降解性能研究[J]. 杭祖圣,陆炎,黄玉安,谈玲华. 科学技术与工程. 2015(16)
本文编号：3333940
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