Se（Ⅳ）在粘土矿物上的吸附研究

发布时间：2020-11-01 19:33

　　 固-液界面吸附作为一种重要的物理化学现象,在环境科学领域中有着广泛的应用。深入研究固-液界面吸附行为可以为闸明污染物(如放射性核素)在环境中的滞留、分布和迁移规律提供参考,同时也为新型吸附剂的开发和工程应用提供有效的理论指导。本文以Se(Ⅳ)为吸附质,研究了其在锐钛矿、膨润土、高岭土及伊蒙混合物上的吸附行为,讨论了吸附动力学及其它各种因素如溶液pH、吸附质浓度、温度、离子强度、吸附剂浓度、共存离子及压实状态对Se(Ⅳ)在上述材料上的吸附影响,通过模型拟合得到了相关吸附平衡常数,在此基础上就相应的吸附机理做了探讨。 (1)利用连续电位滴定法对锐钛矿、膨润土、高岭土的表面酸碱性质做了研究,通过拟合软件及相应的表面络合模型得出了上述矿物的表面位点密度、酸碱反应平衡常数等相关参数。 (2)通过吸附动力学的研究发现,Se(Ⅳ)在锐钛矿、膨润土、高岭土及伊蒙混合物上的吸附速率较快,24小时便可达到吸附平衡。准二级动力学模型可以很好的拟合实验数据,条件速率常数随Se(Ⅳ)的平衡吸附量增加而较小,且呈指数规律变化。 (3)溶液pH对Se(Ⅳ)在上述吸附剂上的吸附影响较大,低pH更有利于Se(Ⅳ)的吸附。离子强度的变化对Se(Ⅳ)的吸附无明显效应(主要针对锐钛矿和膨润土),间接说明Se(Ⅳ)可与吸附剂固体表面活性位点之间形成内层表面配合物。通过比较发现,上述四种吸附剂对Se(Ⅳ)的吸附能力大小顺序为：膨润土伊蒙混合物高岭土锐钛矿,这主要与吸附剂的空间结构及比表面积大小有关。 (4)三价镧系元素Eu对Se(Ⅳ)的吸附有促进作用,这可能与在Se(Ⅳ)和Eu(Ⅲ)之间形成三元表面络合物及较高浓度下生成Eu2(SeO3)3沉淀有关。通过研究Ca(Ⅱ)的存在对Se(Ⅳ)在伊蒙混合物上的吸附发现,在实验条件下Se(Ⅳ)在伊蒙混合物上的吸附不受Ca(Ⅱ)存在的影响。 (5)通过毛细管压实实验研究了在极高吸附剂浓度下Se(Ⅳ)的吸附行为,结果表明,在实验条件下,Se(Ⅳ)在膨润土及伊蒙混合物上的吸附均没有明显的压实效应,这主要由于：(i)Se(Ⅳ)的吸附可能与吸附剂的状态无关,不论是分散还是压实状态,只要保证足够长的接触时间使其达到吸附平衡,上述矿物对Se(1V)的吸附能力是不变的；(ii)本研究条件下的压实密度还不够大。 (6)采用表面配位模型(恒电容模型)成功解释了Se(Ⅳ)在锐钛矿上的二元吸附实验数据,Se(Ⅳ)在锐钛矿上的吸附主要通过形成≡SSeO3-和(≡S)2SeO3两种内层农面配合物而实现。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2012
【中图分类】：X13;TQ028.14
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 前言
    1.1 固-液界面吸附理论概述
        1.1.1 固-液界面的吸附现象
        1.1.2 影响固-液界面吸附的主要因素
        1.1.3 吸附动力学
        1.1.4 吸附热力学
        1.1.5 吸附等温线
        1.1.6 表面配位模型
    1.2 硒的元素化学
        1.2.1 硒及其化合物的物理化学性质
        1.2.2 硒的生物效应
        1.2.3 硒的放射性同位素
    1.3 本课题的选题依据及研究内容
        1.3.1 选题依据
        1.3.2 研究内容
第二章 主要实验器材及实验方法
    2.1 主要实验器材
    2.2 实验方法
        2.2.1 分散吸附实验
        2.2.2 压实吸附实验
        2.2.3 连续酸碱滴定
第三章 Se（Ⅳ）在锐钛矿上的吸附行为研究
    3.1 实验部分
        3.1.1 锐钛矿的预处理及相关表征
        3.1.2 酸碱滴定
        3.1.3 分散吸附实验
        3.1.4 表面配位模型
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 连续酸碱滴定
        3.2.2 吸附动力学
        3.2.3 pH和离子强度的影响
        3.2.4 吸附剂和吸附质浓度的影响
        3.2.5 Eu（Ⅲ）和Se（Ⅳ）的三元共存体系
    3.3 本章小结
第四章 Se（Ⅳ）在高岭土上的吸附行为研究
    4.1 实验部分
        4.1.1 高岭土样品的预处理及相关表征
        4.1.2 吸附实验
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 连续酸碱滴定
        4.2.2 吸附动力学
        4.2.3 pH及温度对吸附的影响
        4.2.4 吸附/解吸等温线
    4.3 本章小结
第五章 Se（Ⅳ）在膨润土上的吸附行为研究
    5.1 实验部分
        5.1.1 膨润土样品的预处理及相关表征
        5.1.2 吸附实验
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 连续酸碱滴定
        5.2.2 吸附动力学
        5.2.3 Se（Ⅳ）在Na-型膨润土上的吸附边界
        5.2.4 吸附等温线
        5.2.5 Eu（Ⅲ）对Se（Ⅳ）在Na-型膨润土上的吸附影响
        5.2.6 压实状态吸附实验
    5.3 本章小结
第六章 Se（Ⅳ）在伊蒙混合物上的吸附行为研究
    6.1 实验部分
        6.1.1 固体样品的预处理与相关表征
        6.1.2 吸附实验
    6.2 结果与讨论
        6.2.1 孔隙水含量的测定
        6.2.2 吸附动力学
        6.2.3 pH对吸附的影响
        6.2.4 吸附等温线
        6.2.5 钙离子的影响
    6.3 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 主要工作总结
    7.2 有待深入的问题
    7.3 今后工作设想
参考文献
研究生期间在学术期刊上发表的论文
研究生期间在学术会议上发表的论文
研究生期间获奖情况
致谢

【参考文献】

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本文编号：2865988