静态法和X射线吸收精细结构光谱技术研究腐殖酸对Eu(Ⅲ)在高庙子膨润土上的吸附影响

膨润土由于其高吸附性和低渗透性而受到广泛的研究.在本文中,利用XRD、FTIR和酸碱滴定对我国内蒙古高庙子膨润土进行了详细的表征和分析.用静态法研究在温度为25±2℃和0.01mol/L NaClO4溶液中,pH值、腐殖酸、接触时间和Eu(Ⅲ)初始浓度对Eu(Ⅲ)在钠基膨润土上的吸附影响.研究结果表明Eu(Ⅲ)的吸附受pH值影响明显.在低pH值条件下,腐殖酸对Eu(III)的吸附影响微弱,而在高pH值条件下腐殖酸降低Eu(Ⅲ)的吸附.X射线吸收精细结构光谱(XAFS)技术对吸附在膨润土上的Eu(Ⅲ)局域微观结构研究结果表明,在pH为4.15条件下,Eu在膨润土上与其周围的氧原子间的距离大约为2.39.本文中的研究结果对于评估其他三价镧系和锕系元素在作为填充材料的膨润土上的吸附和迁移具有重要的意义.     

静态法和EXAFS技术研究Eu(III)在钛酸纳米管上的吸附行为和微观机制

结合静态实验和X射线吸收精细结构谱学(EXAFS)技术研究了pH、时间、有机配体等环境因素对放射性核素Eu(III)在钛酸纳米管上的吸附行为和微观机制的影响.宏观实验结果表明:Eu(III)在钛酸纳米管上的吸附在pH<6.0条件下受离子强度影响,而在pH>6.0条件下不受离子强度影响;腐殖酸HA/FA在低pH条件下可以促进Eu(III)在钛酸纳米管上的吸附,而在高pH条件下抑制Eu(III)在钛酸纳米管上的吸附.EXAFS微观分析结果表明:在pH<6.0条件下,吸附属于外层吸附机理;在pH>6.0条件下,吸附属于内层吸附机理.pH<6.0时,中心原子Eu周围只有Eu-O一个配位层,其平均键长为2.40,配位数在9左右;随着pH逐渐升高,第一配位层的配位数下降,表明吸附Eu原子配位的对称性下降.当吸附时间延长或pH升高,吸附原子Eu周围出现了Eu-Eu和Eu-Ti第二配位层,其平均键长分别为3.60和4.40,配位数分别在2或1左右,表明形成了内层吸附产物或表面沉淀或表面多聚体.腐殖酸HA/FA的存在,可以改变Eu(III)在钛酸纳米管表面的吸附形态和微观原子结构,Eu(III)不仅可以与钛酸纳米管的表面羟基直接键合形成二元表面复合物(Eu-TNTs),还可以通过HA/FA的桥连作用形成三元表面复合物(HA/FA-Eu-TNTs).这些研究结果对于评估放射性核素Eu(III)与纳米材料在分子水平上的作用机理及分析Eu(III)在环境中的物理化学行为具有重要的意义.     

Eu(III)在北山花岗岩上的吸附作用

用电位滴定法研究了甘肃北山花岗岩(BS03,600m)的酸、碱性质,用批式法研究了Eu(III)在该花岗岩上的吸附行为.实验结果表明:在离子强度I=0.1M的NaCl溶液中,北山花岗岩的pHPZNPC为9.4,当I增大至0.4M时,pHPZNPC为9.0.不同离子强度下花岗岩的电位滴定曲线与类似条件下蒙脱石的相仿.Eu(III)在北山花岗岩上的吸附分配比(Kd)随pH、离子强度和Eu(III)浓度的变化而变化.在低pH范围,Eu(III)的Kd值随离子强度的增大显著减小,而在高pH值范围,离子强度对Kd的影响甚微.用模型定量解释了Eu(III)在北山花岗岩上的吸附随pH、离子强度和Eu(III)浓度而变化的实验数据,该模型包含Eu3+与花岗岩发生的阳离子交换反应以及Eu(III)与花岗岩表面羟基发生两个内层表面配合反应(inner-sphere surface complexation reactions).用所建模型对离子强度为0.1M时Eu(III)在北山花岗岩上的吸附行为作了预测,并与文献报道的类似条件下Am(III)在北山花岗岩上的吸附实验数据作了比较.     

Se(IV)在北山花岗岩上的吸附

采用批式法研究了粉碎的甘肃北山花岗岩样品(BS03, 600 m)对Se(IV)的吸附作用. 实验结果表明: 在pH 3-7范围内, Se(IV)的吸附分配比(Kd)基本不随pH变化; 当pH > 7时, Se(IV)在北山花岗岩上的Kd随pH的增大而减小. Se(IV)在北山花岗岩上的吸附不随离子强度变化. 北山地下水条件下的Ca2+(4.10×10-3 mo·lL-1)和SO42- (3.17×10-3 mo·lL-1)对Se(IV)的吸附没有影响. 此外, Se(IV)/Eu(III)/北山花岗岩三元吸附体系的实验结果表明, Se(IV) (1.46×10-5 mo·lL-1)和Eu(III) (3.33×10-6 mo·lL-1)在北山花岗岩上的吸附作用相互之间没有表观影响. 通过假定HSeO3-在广义的吸附位点≡SOH上发生了生成≡SHSeO3和≡SSeO3-的两个表面配位反应, 定量解释了Se(IV)的吸附实验结果.     

论文Eu(Ⅲ)在Na基高庙子膨润土上的吸附作用:实验和构模研究

采用连续电位滴定法研究了不同离子强度下Na基高庙子膨润土(Na-BNT)的表面酸、碱性质;用批式法研究了温度为22±2℃时,离子强度从0.001到0.5mol/L、Eu(Ⅲ)浓度从10-9到10-4mol/L、pH从3到10.5的广泛实验条件下,Eu(Ⅲ)在Na-BNT上的吸附作用;通过考虑发生在层间位点(layersites)和边位点(edgesites)上的表面反应,对比了双层静电模型与非静电模型对宏观实验数据的描述,结果表明,双层静电模型可以描述Na基高庙子膨润土的表面酸碱性质,但对除I=0.1mol/L以外其他离子强度下Eu(Ⅲ)的吸附难以作出合理描述;非静电模型可以定量描述广泛实验条件下Eu(Ⅲ)在Na基高庙子膨润土上的吸附作用,但对pH>8时Na基高庙子膨润土的表面酸碱性质的描述不够理想;研究结果为解释和预测+3价镧系和锕系元素在高庙子膨润土上的吸附作用提供了模型参考.     

弱碱性大孔吸附树脂对腐殖酸的吸附

研究了腐殖酸分子量对弱碱性大孔树脂吸附腐殖酸的影响, 阐明了溶液中小分子芳环化合物(苯酚)及盐含量对树脂吸附腐殖酸的影响机制. 结果表明, 树脂对低分子量腐殖酸的吸附效果要优于高分子量腐殖酸; 低浓度苯酚在溶液中可以促进树脂吸附腐殖酸, 但溶液中苯酚浓度过高会对树脂吸附腐殖酸产生抑制作用; 溶液中的盐对树脂吸附腐殖酸的影响取决于溶液的pH值.     

Eu(Ⅲ)在蒙脱石上的吸附及碳酸根和磷酸根对其吸附的影响

锕系核素在处置库围岩和缓冲回填材料中的吸附和迁移参数是处置库安全评价的重要数据模块之一，而Eu(Ⅲ)由于其与三价锕系元素An(Ⅲ)相似的离子半径和化学性质常被用于模拟三价锕系元素的化学行为。本文通过批式吸附实验研究了固液比、接触时间、离子强度、pH、碳酸根及磷酸根等对Eu(Ⅲ)在蒙脱石上吸附的影响，重点关注了吸附机理和表面种态。研究结果表明，低pH时Eu(Ⅲ)在蒙脱石上的吸附方式为外层配位吸附，近中性时为内层配位吸附，高pH时则以表面沉淀的方式被吸附。离子强度的增大对Eu(Ⅲ)在低pH时的吸附产生抑制作用。低pH时碳酸根对Eu(Ⅲ)吸附的影响不明显，但在高pH时其会改变Eu(Ⅲ)的表面吸附种态。尽管磷酸根本身的吸附非常弱，但磷酸根会显著增强Eu(Ⅲ)的吸附。X射线光电子能谱结果和磷酸根吸附实验说明Eu(Ⅲ)在蒙脱石表面上形成了EuPO₄沉淀。本工作研究了蒙脱石/Eu(Ⅲ)二元体系和蒙脱石/Eu(Ⅲ)/阴离子三元体系的吸附行为，并用光谱技术探究了其吸附种态，为理解三价锕系核素在蒙脱石上的吸附行为提供了重要参考。     

Se(Ⅳ)在北山花岗岩上的吸附

采用批式法研究了粉碎的甘肃北山花岗岩样品(BS03,600 m)对Se(Ⅳ)的吸附作用.实验结果表明:在pH 3-7范围内,Se(Ⅳ)的吸附分配比(Kd)基本不随pH变化;当pH＞7时,Se(Ⅳ)在北山花岗岩上的Kd随pH的增大而减小.Se(Ⅳ)在北山花岗岩上的吸附不随离子强度变化.北山地下水条件下的Ca2+(4.10× 10-3 mol· L-1)和SO42- (3.17×10-3 mol·L-1)对Se(Ⅳ)的吸附没有影响.此外,Se(Ⅳ)/Eu(Ⅲ)/北山花岗岩三元吸附体系的实验结果表明,Se(Ⅳ) (1.46× 10-5 mol·L-1)和Eu(Ⅲ)(3.33×10-6 mol·L-1)在北山花岗岩上的吸附作用相互之间没有表观影响.通过假定HSeO3-在广义的吸附位点(三)SOH上发生了生成(三)SHSeO3和(三)SSeO3-的两个表面配位反应,定量解释了Se(Ⅳ)的吸附实验结果.     

厌氧条件下芽孢杆菌Bacillus sp.dwc-2对模拟地下水中U(Ⅵ)的吸附行为研究

本文在厌氧条件下,研究了西南地区土壤中一种典型微生物芽孢杆菌Bacillus sp.dwc-2对模拟地下水U(VI)的吸附行为,重点考察了时间、pH、NaHCO_3、温度、阴离子、腐殖酸以及富里酸对吸附的影响,并利用SEM、EDS、FT-IR和XRD对样品进行了表征。结果表明:在pH 7.0、[NaHCO_3]=5 mmol·L~(-1)和T=30 ℃条件下,芽孢杆菌对U(VI)有最大的吸附率。初始pH值升高及阴离子浓度增大会抑制芽孢杆菌对U(VI)的吸附;随着U(VI)初始浓度的增加,芽孢杆菌对U(VI)的吸附率呈先增加后降低的趋势;腐殖酸和富里酸则会抑制芽孢杆菌吸附U(VI)。吸附均在120 h达到平衡,吸附过程均符合准二级动力学模型,说明吸附以化学吸附为主。Langmuir和Freundlich模型拟合结果显示,芽孢杆菌吸附U(VI)为单分子层吸附。上述结果可为真实环境中微生物吸附U(VI)提供基础数据和参考。     

用EXAFS研究pH对Zn(Ⅱ)-TiO2体系吸附和微观构型的影响

应用延展X射线吸收精细结构(EXAFS)方法, 研究了不同pH对Zn(Ⅱ)在锐钛矿型TiO2表面吸附产物的微观构型的影响. 宏观的吸附-解吸实验表明, 随着pH值由5.8增大至6.8, 吸附等温线明显升高, Freundlich吸附常数由1.345 L/g增加到15.385 L/g; 而体系的不可逆性逐渐降低, 不可逆吸附系数(TⅡ)由0.43降低到0.23. 不同pH条件下吸附样品的EXAFS结果表明, Zn(Ⅱ)主要通过共用水合离子及TiO2表面的O原子结合到TiO2表面上, 第一配位层(Zn—O层)原子间距和配位数随着pH值增大逐渐降低, Zn(Ⅱ)在TiO2表面吸附形态从六配位向四配位转化;第二配位层(Zn—Ti层)分析结果表明, 存在2个典型的Zn—Ti原子间距, 即R1=0.319~0.334 nm(双齿方式结合的强吸附)和R2=0.366~0.378 nm(单齿方式结合的弱吸附), 随着pH值的升高, 强吸附位(CN1)逐渐减少而弱吸附位(CN2)逐渐增加, 其比值由2.12降低至0.89, 从而导致其在高pH值的条件下吸附量和可逆性明显增大. EXAFS结果从分子水平说明了该体系在不同pH值条件下表现出的可逆性差异是由于微观吸附状态不同所致.     

Th(IV)在高岭土上的吸附行为研究

采用静态批实验的方法,研究了接触时间、pH、离子强度、共存阳离子(Li~+,Na~+,K~+)/阴离子(CO_3~(2-),SO_~(2-)4,PO_4~(3-))、腐殖酸对Th(IV)在高岭土上吸附行为的影响。结果表明,pH和离子强度是影响Th(IV)在高岭土上吸附行为的重要因素,共存阳离子对吸附影响不大,而共存阴离子对吸附有较大的促进/抑制作用。在低pH条件下,HA促进Th(IV)在高岭土的吸附;随着pH升高,HA抑制吸附。表面络合和离子交换是Th(IV)在高岭土上吸附的主要机理。吸附等温线与Langmuir方程可以较好地拟合Th(IV)在高岭土上的吸附等温线。     

邻菲咯啉改性膨润土吸附水中镉离子的研究

通过邻菲咯啉改性膨润土,对水中镉离子进行吸附性能的研究.探讨了投加量、pH值、接触时间、温度等影响因素对改性膨润土吸附镉离子的影响.实验结果表明:在25℃,250 r/min,pH 5.5,NaNO3浓度0.01 mol/L,投加量为5.0 g/L,镉离子质量浓度100 mg/L的条件下,未改性膨润土对水中镉离子的吸附...     

改性凹凸棒土对Mo(Ⅵ)的吸附性能研究

研究了改性凹凸棒土吸附Mo(Ⅵ)的性能和机理,探讨了Mo(Ⅵ)溶液的起始浓度、pH值、吸附时间以及温度对此吸附剂吸附Mo(Ⅵ)性能的影响,得出了适宜的吸附条件.用红外对适宜条件下的吸附产物进行了表征.结果表明:改性凹凸棒土吸附Mo(Ⅵ)的适宜条件为:Mo(Ⅵ)溶液初始浓度1.86 mg·L-1,pH值2.20,时间20 min,温度35 ℃.改性凹凸棒土与MoO42-离子间通过静电作用(化学吸附)以及物理吸附相结合.     

Eu（Ⅲ）在Na基高庙子膨润土上的吸附作用：实验和构模研究

采用连续电位滴定法研究了不同离子强度下Na基高庙子膨润土（Na-BNT）的表面酸、碱性质;用批式法研究了温度为22±2℃时,离子强度从0．001到0．5mol／L、Eu（Ⅲ）浓度从10曲到10^-4mol／L、pH从3到10．5的广泛实验条件下,Eu（Ⅲ）在Na．BNT上的吸附作用;通过考虑发生在层间位点（1ayersites）和边位点（edgesites）上的表面反应,对比了双层静电模型与非静电模型对宏观实验数据的描述,结果表明,双层静电模型可以描述Na基高庙子膨润土的表面酸碱性质,但对除I=0．1mol／L以外其他离子强度下Eu（Ⅲ）的吸附难以作出合理描述;非静电模型可以定量描述广泛实验条件下Eu（Ⅲ）在Na基高庙子膨润土上的吸附作用,但对pH〉8时Na基高庙子膨润土的表面酸碱性质的描述不够理想;研究结果为解释和预N＋3价镧系和锕系元素在高庙子膨润土上的吸附作用提供了模型参考．     

壳聚糖及其改性衍生物对锆(Ⅳ)离子的吸附研究

壳聚糖经双氧水降解得到低分子量壳聚糖,用水杨醛对低分子量壳聚糖进行化学改性得到其相应的衍生物.分别研究了壳聚糖和水杨醛改性的低分子量壳聚糖对锆(Ⅳ)离子的吸附,考察了锆(Ⅳ)离子起始浓度、溶液pH值、吸附时间以及温度对这两种吸附剂吸附锆(Ⅳ)离子性能的影响,得出了最佳吸附条件.用红外对最佳条件下的吸附产物进行了表征.结果表明,壳聚糖吸附锆离子的最佳条件为:锆(Ⅳ)离子的起始浓度为6.5×10-4g/mL,振摇时间为6.5h,pH值为5～6;水杨醛改性的低分子量壳聚糖吸附锆离子的最佳条件为:锆离子的起始浓度为4.7×10-4g/mL,振摇时间为5h,pH值为5～6.这两种吸附剂对锆(Ⅳ)离子的吸附受温度影响均不大,吸附行为均满足Langmuir等温式.红外光谱分析表明,锆(Ⅳ)离子与这两种吸附剂均发生了配位作用.     

铕在粉质粘土上的吸附分配比

通过静态法研究了Eu在粉质粘土中的吸附情况,实验分析了多种因素对Eu在粉质粘土中的吸附性能的影响。实验测定了粉质粘土中Eu的分配比,研究了粒度、水相pH值、固液比和初始浓度对吸附分配比的影响。结果表明,Eu在粉质粘土中的分配系数为102量级,Eu的吸附分配比随粉质粘土粒度的减小而增大;随着水相中pH增大,Eu的吸附分配比增大;随着液固比增大,Eu的吸附分配比增大。     

Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)在北山花岗岩上的吸附：表面配位模型及线性自由能关系

用批式法研究了Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)在北山花岗岩(BS03, 600 m)上的吸附. Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)在北山花岗岩上的吸附分配比(K_d)均随pH值、离子强度和吸附质浓度的变化而变化; 在低pH值范围, Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的K_d 值随离子强度的增大显著减小, 而在高pH值范围,离子强度对K_d的影响较小; Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)在北山花岗岩上的吸附作用可以分别用1个离子交换反应和2个内层表面配位反应进行定量描述. 建立了表面配位反应平衡常数(K)与过渡金属二价离子水解常数(^OHK)之间的线性自由能关系(LFER),据此对Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)在花岗岩上的吸附进行了预测,并与实验结果进行了对比,获得了较好的一致性.     

戊二醛交联壳聚糖印迹材料对稀土中Cu(Ⅱ)的选择吸附性能研究

采用离子印迹技术,以羧甲基壳聚糖(CMC)为原料、戊二醛(GLA)为交联剂,制得交联印迹材料GLA-Cu-CMC。研究了该材料对模板离子的结合性能与识别选择性。探讨了溶液的pH值、吸附时间等因素对吸附性能的影响。结果表明,材料GLA-Cu-CMC对Cu(II)可产生吸附作用,最大吸附量达到36.5mg/g;在Cu(II)/La(III)二元离子混合溶液下,该印迹材料仅对模板Cu(II)有吸附作用,而对La(III)没有吸附。     

双硫腙修饰有机膨润土吸附富集火焰原子吸收法测定水中痕量的钴

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)对膨润土进行改性,用双硫腙对其表面进行修饰,制备了廉价的新型固态吸附剂。以火焰原子吸收为检测手段,研究了该吸附剂对水中Co(Ⅱ)的吸附性能,建立了双硫腙修饰有机膨润土吸附富集,火焰原子吸收法测定水中痕量Co(Ⅱ)的新方法,结果表明,用CTMAB改性后,双硫腙可牢固地负载于膨润土上,制备的固态吸附剂对水中Co(Ⅱ)具有较强的吸附能力;吸附量受介质的pH值和吸附时间的影响;吸附在双硫腙修饰有机膨润土上的Co(Ⅱ)可用1%的EDTA溶液洗脱。应用于自来水和河水中痕量Co(Ⅱ)的测定,取得令人满意的结果。     

膨润土-硅藻土复合陶粒制备及去除Cr(Ⅵ)的研究

以膨润土,硅藻土和竹粉为原料,通过埋烧法制备膨润土-硅藻土复合陶粒,通过XRD和IR分析了陶粒的组成特征,研究了pH,陶粒添加量,铬液初始浓度,时间和温度等条件对吸附率的影响,并进行了动力学分析,对实际废水处理进行了初步探讨。结果表明:烧结的陶粒具有吸附Cr(VI)离子能力,吸附最佳条件是pH值为1,复合陶粒用量2g,100mLCr(VI)浓度为100mg·L~(-1)的含铬溶液吸附时间为10h,去除率可达99.52%,吸附过程符合准二级动力学模型。对某实际废水进行处理后,吸附率为99.37%,效果明显。