多孔性硅基吸附剂的开发及其对放射性污染废水的处理研究
发布时间：2022-12-04 11:48
核能给人类带来了清洁能源,但同时也会产生大量的放射性污染废水。有效地去除放射性污染废水中的放射性核素,对生态环境有着极其重要的意义。对于不同类型的放射性污染废水,处理的方法和手段也不尽相同。本论文以合成新型多功能吸附材料以及高效处理事故废水为目的,重点研究了利用多孔型二氧化硅作为载体,首次合成了硅基钛酸盐无机盐类吸附剂,并对放射性核素锶的吸附行为进行了评价。同时,合成了超分子有机/无机复合型吸附剂,对多种核素（Cs、TRU等）在不同的模拟废水体系（酸性系、海水系）条件下进行了吸附性能以及作用机理的评价。柱分离技术在放射性污染废水处理中有着广泛的应用,与传统柱子填充材料相比,本文合成使用的多孔性硅基复合吸附材料表现出快速的吸附反应动力学特征,极大提高了柱分离技术在工程上的应用效率。福岛第一核电站产生了大量的放射性污染废水,通过ALPS系统对这些放射性核素的去除需要花费超过20年的时间。由于事故废水中存有大量的竞争阳离子比如Ca2+、Mg2+、Na+等,且事故废水的p H为中性,故相对于其它放射性核素,从事故废水中将90Sr去除是一件非常困难而又复杂的任务。本文以去除反应堆事故废水中锶为目...
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及其意义
1.2 放射性污染废水
1.3 国内外放射性废水处理的进展
1.3.1 放射性废水的处理方法
1.3.2 用于放射性废水中铯、锶的去除材料
1.3.3 用于放射性废水中超铀元素的去除材料
1.4 研究的目的与内容
1.4.1 研究目的
1.4.2 研究内容
第二章 硅基六钛酸钾吸附剂对Sr~（2+）的吸附研究
2.1 实验试剂及仪器
2.2 实验部分
2.2.1 溶胶-凝胶法
2.2.2 硅基六钛酸钾的制备
2.2.3 样品表征
2.2.4 对模拟福岛核事故废水中Sr~（2+）的吸附实验
2.2.5 对Sr~（2+）的饱和吸附容量实验
2.2.6 共存离子对吸附影响实验
2.2.7 穿透曲线
2.2.8 对海水中Sr~（2+）的吸附实验
2.2.9 对Np的吸附实验
2.3 实验结果与讨论
2.3.1 吸附剂的表征
2.3.2 吸附反应实质的研究
2.3.3 吸附等温线
2.3.4 退火温度对吸附剂的影响
2.3.5 选择吸附性能的研究
2.3.6 对模拟福岛核事故废水中Sr~（2+）的吸附研究
2.3.7 热力学分析
2.3.8 穿透曲线
2.3.9 对 30%海水中的Sr~（2+）的吸附研究
2.3.10 对单种核素239Np的吸附研究
2.3.11 本章小结
第三章 硅基Calix[4]arene-R14吸附剂对Cs+的吸附研究
3.1 实验试剂及仪器
3.2 实验部分
3.2.1 吸附剂的合成
3.2.2 样品表征
3.2.3 选择性实验
3.2.4 吸附动力学实验
3.2.5 吸附热力学实验
3.2.6 辐照强度对吸附剂的影响
3.2.7 对Calix[4]arene-R14的辐照实验
3.2.8 穿透曲线
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 吸附剂的表征
3.3.2 选择吸附性能的研究
3.3.3 吸附动力学研究
3.3.4 吸附温度对吸附的影响
3.3.5 辐照吸收剂量对吸附剂的影响
3.3.6 辐射吸收剂量对Calix[4]arene-R14的影响
3.3.7 穿透曲线
3.4 本章小结
第四章 TODGA/SiO_2-P对稀土元素的吸附研究
4.1 实验试剂及仪器
4.2 实验部分
4.2.1 吸附剂的合成
4.2.2 NaCl浓度对吸附影响实验
4.2.3 吸附动力学实验
4.2.4 pH对吸附影响实验
4.2.5 饱和吸附容量实验
4.2.6 辐照剂量对吸附剂的影响实验
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 NaCl浓度对吸附的影响
4.3.2 吸附动力学的研究
4.3.3 pH对吸附的影响
4.3.4 饱和吸附容量的评估
4.3.5 辐照剂量对吸附剂的影响
4.4 本章小结
第五章 全文总结与展望
5.1 主要结论
5.2 论文主要创新点
5.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间已发表或待发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国核电发展趋势和政策选择[J]. 徐小杰,程覃思. 中国能源. 2015(01)
[2]中国未来核电严重事故发生的可能性研究[J]. 周涛,宋明强,刘亮,琚忠云,李云博,林达平. 工业安全与环保. 2015(01)
[3]Selective adsorption and stable solidification of radioactive cesium ions by porous silica gels loaded with insoluble ferrocyanides[J]. YIN XiangBiao,WU Yan,MIMURA Hitoshi,NIIBORI Yuichi,WEI YueZhou. Science China（Chemistry）. 2014(11)
[4]Stability of isoHex-BTP/SiO2-P adsorbent against acidic hydrolysis and γ-irradiation[J]. WANG XinPeng,NING ShunYan,LIU RuiQin,WEI YueZhou. Science China（Chemistry）. 2014(11)
[5]纳滤法去除模拟放射性废水中Sr2+的研究[J]. 陈利芳,陆晓峰,卞晓锴,潘玲,侯铮迟,申利国. 膜科学与技术. 2014(05)
[6]亚铁氰化镍对铯离子的吸附机理研究[J]. 卿云花,康斌,戴耀东,李俊,沈舞婷. 原子能科学技术. 2014(10)
[7]亚铁氰化锌对放射性废水中铜离子的吸附研究[J]. 龙清,康斌,戴耀东,李俊. 材料导报. 2014(16)
[8]机械搅拌/微滤组合工艺处理含锶废水[J]. 黄羽,顾平,张光辉. 中国给水排水. 2014(15)
[9]硅基磷钼酸铵吸附剂的合成及其对Cs的吸附[J]. 王启龙,吴艳,韦悦周. 核化学与放射化学. 2014(04)
[10]UF-RO膜组合工艺处理低放射性废水方法研究[J]. 鲁芸芸,曹其如,陈云明,黄立娟,白晓峰,李兵,冯亮. 核动力工程. 2013(06)
本文编号：3708206
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及其意义
1.2 放射性污染废水
1.3 国内外放射性废水处理的进展
1.3.1 放射性废水的处理方法
1.3.2 用于放射性废水中铯、锶的去除材料
1.3.3 用于放射性废水中超铀元素的去除材料
1.4 研究的目的与内容
1.4.1 研究目的
1.4.2 研究内容
第二章 硅基六钛酸钾吸附剂对Sr~（2+）的吸附研究
2.1 实验试剂及仪器
2.2 实验部分
2.2.1 溶胶-凝胶法
2.2.2 硅基六钛酸钾的制备
2.2.3 样品表征
2.2.4 对模拟福岛核事故废水中Sr~（2+）的吸附实验
2.2.5 对Sr~（2+）的饱和吸附容量实验
2.2.6 共存离子对吸附影响实验
2.2.7 穿透曲线
2.2.8 对海水中Sr~（2+）的吸附实验
2.2.9 对Np的吸附实验
2.3 实验结果与讨论
2.3.1 吸附剂的表征
2.3.2 吸附反应实质的研究
2.3.3 吸附等温线
2.3.4 退火温度对吸附剂的影响
2.3.5 选择吸附性能的研究
2.3.6 对模拟福岛核事故废水中Sr~（2+）的吸附研究
2.3.7 热力学分析
2.3.8 穿透曲线
2.3.9 对 30%海水中的Sr~（2+）的吸附研究
2.3.10 对单种核素239Np的吸附研究
2.3.11 本章小结
第三章 硅基Calix[4]arene-R14吸附剂对Cs+的吸附研究
3.1 实验试剂及仪器
3.2 实验部分
3.2.1 吸附剂的合成
3.2.2 样品表征
3.2.3 选择性实验
3.2.4 吸附动力学实验
3.2.5 吸附热力学实验
3.2.6 辐照强度对吸附剂的影响
3.2.7 对Calix[4]arene-R14的辐照实验
3.2.8 穿透曲线
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 吸附剂的表征
3.3.2 选择吸附性能的研究
3.3.3 吸附动力学研究
3.3.4 吸附温度对吸附的影响
3.3.5 辐照吸收剂量对吸附剂的影响
3.3.6 辐射吸收剂量对Calix[4]arene-R14的影响
3.3.7 穿透曲线
3.4 本章小结
第四章 TODGA/SiO_2-P对稀土元素的吸附研究
4.1 实验试剂及仪器
4.2 实验部分
4.2.1 吸附剂的合成
4.2.2 NaCl浓度对吸附影响实验
4.2.3 吸附动力学实验
4.2.4 pH对吸附影响实验
4.2.5 饱和吸附容量实验
4.2.6 辐照剂量对吸附剂的影响实验
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 NaCl浓度对吸附的影响
4.3.2 吸附动力学的研究
4.3.3 pH对吸附的影响
4.3.4 饱和吸附容量的评估
4.3.5 辐照剂量对吸附剂的影响
4.4 本章小结
第五章 全文总结与展望
5.1 主要结论
5.2 论文主要创新点
5.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间已发表或待发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国核电发展趋势和政策选择[J]. 徐小杰,程覃思. 中国能源. 2015(01)
[2]中国未来核电严重事故发生的可能性研究[J]. 周涛,宋明强,刘亮,琚忠云,李云博,林达平. 工业安全与环保. 2015(01)
[3]Selective adsorption and stable solidification of radioactive cesium ions by porous silica gels loaded with insoluble ferrocyanides[J]. YIN XiangBiao,WU Yan,MIMURA Hitoshi,NIIBORI Yuichi,WEI YueZhou. Science China（Chemistry）. 2014(11)
[4]Stability of isoHex-BTP/SiO2-P adsorbent against acidic hydrolysis and γ-irradiation[J]. WANG XinPeng,NING ShunYan,LIU RuiQin,WEI YueZhou. Science China（Chemistry）. 2014(11)
[5]纳滤法去除模拟放射性废水中Sr2+的研究[J]. 陈利芳,陆晓峰,卞晓锴,潘玲,侯铮迟,申利国. 膜科学与技术. 2014(05)
[6]亚铁氰化镍对铯离子的吸附机理研究[J]. 卿云花,康斌,戴耀东,李俊,沈舞婷. 原子能科学技术. 2014(10)
[7]亚铁氰化锌对放射性废水中铜离子的吸附研究[J]. 龙清,康斌,戴耀东,李俊. 材料导报. 2014(16)
[8]机械搅拌/微滤组合工艺处理含锶废水[J]. 黄羽,顾平,张光辉. 中国给水排水. 2014(15)
[9]硅基磷钼酸铵吸附剂的合成及其对Cs的吸附[J]. 王启龙,吴艳,韦悦周. 核化学与放射化学. 2014(04)
[10]UF-RO膜组合工艺处理低放射性废水方法研究[J]. 鲁芸芸,曹其如,陈云明,黄立娟,白晓峰,李兵,冯亮. 核动力工程. 2013(06)
本文编号：3708206
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