层状双金属氢氧化物及复合材料对放射性元素铀的吸附及机理研究

随着核工业的快速发展，大量放射性元素铀被排放到环境中，造成严重的环境污染并给人类健康带来重大危害.层状双金属氢氧化物（LDHs）因其具有比表面积大、离子交换能力强以及独特的纳米结构等优点，在铀酰离子的去除及环境水污染处理方面展现出巨大潜力.同时，将层状双金属氢氧化物进行改性可大大增加活性位点，进一步提高材料对放射性元素铀的吸附性能.详细介绍了层状双金属氢氧化物及复合材料的制备及改性方法，通过光谱分析技术阐述了层状双金属氢氧化物对环境中铀酰离子的吸附效果以及作用机理.最后，对层状双金属氢氧化物在治理水污染中的应用前景给出个人见解，以期为今后的环境治理工作的深入研究和实际应用提供参考依据.     

四氧化三铁基纳米材料制备及对放射性元素和重金属离子的去除

四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米材料因比表面积大、功能基团多、活性强、便于磁性分离等优点,在吸附和分离放射性元素及重金属离子方面显示出了广阔的应用前景。然而,该材料也存在着易团聚、分散性差、化学稳定性差等局限性,这些缺点可通过表面功能化修饰得到大大改善。本文概括了四氧化三铁基纳米复合材料合成方法的特性、优越性和局限性,综述了水体放射性元素及重金属离子污染去除研究中的磁性纳米材料的类型,归纳总结并比较了功能性磁性纳米材料对不同种类的放射性元素及重金属离子的去除能力及优缺点,探讨了四氧化三铁基纳米材料在放射性元素和重金属离子污染去除中的应用并对其机理进行了分析,对功能化磁性纳米材料在去除放射性元素及重金属离子污染水体治理中的应用前景进行了展望。     

叶腊石对水溶液中铀的吸附研究

开展铀吸附研究,特别是铀在黏土矿物上的吸附行为研究,对处置库安全评价十分必要.叶腊石是自然界常见的黏土矿物,但是对叶腊石和铀相互作用的研究还较少.本文采用批式实验的方法研究了pH、离子强度等对铀在叶腊石上吸附行为的影响,还探讨了该吸附反应的热力学和动力学特性.结果表明,铀在叶腊石上的吸附受pH影响较大,受离子强度影响较小.铀在叶腊石上的吸附过程符合准二级动力学方程,Freundlich模型可以更好地拟合铀在叶腊石上的吸附行为.叶腊石吸附铀是一个自发进行的吸热反应.     

有机合成新型碳基纳米材料研究取得新进展

正近期,中国科学院理化技术研究所超分子光化学研究团队联合复旦大学、北京大学的科研人员利用光化学和有机化学的合成手段,在精确构建新型碳基纳米材料研究中取得新进展。相关研究成果已发表于国际化学期刊《美国化学会志》。大规模精确制备碳基纳米材料一直是材料合成领域的重要科学问题,这为发挥有机化学在合成复杂含碳分子方面的优势提供了创新机遇。     

炭材料对铀的吸附

铀既是核燃料的主要成分又是乏燃料后处理的关键核素。将铀从乏燃料后处理流程中的高放射性料液或者其他含铀废水中分离出来既可以将此宝贵的核燃料回收使用,又有利于降低乏燃料处理后期的处置费用,以及减少铀对环境的污染。而从海水、盐湖水、尾矿废水等贫铀水体中提取铀则可能是解决将来铀资源匮乏的主要方法。炭质材料具有较大的比表面积、较高的孔隙率,耐高温,抗辐射,对各种酸碱环境有很高稳定性,而且本身无毒,环境友好,有望作为吸附剂或固相萃取材料用于从水体中吸附分离铀。本文介绍了活性炭、介孔炭、碳纳米管等材料对铀的吸附研究进展。表面功能化可以提高炭材料对铀酰离子的吸附容量与选择性,对炭材料功能化的方法主要有表面氧化、浸渍、负载和接枝等手段。由于化学稳定性高,采用化学方法在炭材料表面接枝功能分子是具有应用前景的研究方向。采用碳纤维作电极,电吸附铀的方法可以大量地从水溶液中将铀吸附到电极表面,再通过电脱附回收铀,具有工业化应用前景。     

一种偕胺肟基纤维材料对模拟盐湖水中铀的吸附研究

本文采用预辐射接枝法在7 L固液接枝反应釜中批量制备了偕胺肟(AO)基的超高分子量聚乙烯(UHMWPE-g-(PAO-co-PAA))纤维吸附材料,用红外光谱和扫描电子显微镜表征了材料的功能基团和表观形貌,研究了该材料在模拟盐湖水中对铀酰离子的吸附行为,并考察了溶液矿化度(TDS)、铀酰离子初始浓度等因素对材料吸附行为的影响.在TDS、溶液pH 8.1和铀酰初始浓度与西藏达则错盐湖相当的模拟盐湖体系中,AO含量为6.0 mmol g~(-1)的材料在28 d后对铀的吸附量高达8.29 mg g~(-1).铀酰离子的吸附量随TDS增加而有所降低,在TDS相当于海水10倍的pH 8.1模拟盐湖水中,铀的吸附量仍然达到6.63 mg g~(-1).材料对铀酰离子的吸附量随其初始浓度的增加而增大,在pH 8.1的模拟盐湖水中当铀浓度由187增加到1639μg L~(-1),其吸附量由4.54增加到17.48 mg g~(-1).结果表明,UHMWPE-g-(PAO-co-PAA)纤维材料在盐湖体系铀的提取中具有很好的应用前景.     

偕胺肟基功能高分子膜对铀吸附过程的研究

将在铝阴极表面电聚合的聚丙烯腈(PAN)涂层经偕胺肟基化反应(pH=7,70℃,3h)得到含有偕胺肟基的功能高分子膜(AFPF),PAN中的-CN基团有64.7%转化为-C(NH2)=N-OH,并研究了AFPF对硝酸铀溶液中的铀吸附性能.实验结果表明,AFPF对标准溶液中的铀吸附过程分为静电吸附和螯合吸附,且以后者为主,静电吸附的Freundlich等温方程为:гe=0.080c-0.66,螯合吸附的Freundlich等温方程为:гc=38.64c0.26,总吸附的Freundlich等温方程为:гt=38.21c0.26,并用扫描电镜表征了AFPF吸附铀前后的形貌.     

碳化温度对MOFs基碳材料吸附性能的影响

本文以均苯三酸和二水合醋酸锌、苯并咪唑/苯并三氮唑作为反应物,在50℃条件下合成了两种金属有机框架结构MOFs-Bm/MOFs-Bt。分别在不同温度下氮气氛围中煅烧得到纳米多孔碳材料Bm-t/Bt-t。利用红外光谱仪、同步热分析仪对配合物的结构以及热稳定性进行了表征;对煅烧后样品采用场发射扫描电子显微镜、比表面及孔径分析仪等进行表征,并通过对亚甲基蓝的脱除来测试其吸附性能。结果表明:煅烧温度越高碳材料对亚甲基蓝的吸附性越好;相同煅烧温度下Bm-t比Bt-t具有更好的吸附效果;煅烧温度在600℃-750℃间吸附速率发生了断崖式变化,说明虽然根据热重分析,600℃时配合物的框架结构完全坍塌,但并未碳化完全。     

铀铌合金中微量碳的测定

研究了用碳硫分析仪测定铀铌合金中的微量碳的影响因素。钨粒加铁片是铀铌中碳释放的良好助熔剂;用硝酸（1＋1）可有效去除铀铌试样表面上的吸附碳;在空气条件下清洗铀铌试样,其表面对碳的吸附不显著;不同的试样加工方式对铀铌试样中碳量的测定有一定的影响。本方法适用于碳量为40－1000μg/g的铀铌试样中碳的测定。相对标准偏差10％。     

碳纳米材料分析方法的研究进展

随着碳纳米材料的大量生产和应用,对不同介质中碳纳米材料的检测和表征方法显得尤为重要。本文综述了碳纳米材料常用的表征和检测技术。首先介绍了碳纳米材料的分离富集技术,包括萃取分离、分级分离以及多种分离方式结合的样品前处理技术,然后综述了电子显微镜、光谱、热分析、电化学分析、同位素标记和成像等表征技术,以及荧光光谱、激光诱导击穿光谱、质谱、扫描拉曼显微镜以及多种技术联用的定量分析方法,并对一些新兴的碳纳米材料以及一些特殊的表征检测方法进行了介绍。最后,对碳纳米材料的未来发展趋势和前景进行了展望。     

生物基碳包覆纳米材料(Mn,Co)的制备

提出了一种制备碳包覆纳米材料的新方法.以生物蛋白为前驱体材料，蛋白质肽链构成的空心结构作为合成碳包覆纳米材料的模板反应器;在热处理时，蛋白肽链发生分解,残留的碳作为碳源形成富勒烯类空心纳米材料的壳体，并将填充在蛋白质空心结构内部的金属材料包覆起来.以此技术制备了铁磁性金属锰和钴的碳包覆纳米级材料，初步验证是可行的.讨论了蛋白的矿化组装和蛋白的炭化反应机理.     

壳聚糖及其衍生物对铀的吸附研究

研究壳聚糖对废水中较难处理的低浓度污染物铀的吸附情况,壳聚糖对铀的最佳吸附pH值范围为4.5~5.5,最佳吸附时间大约为4h,壳聚糖对铀的吸附容量约为2.5mg U(VI)/g,对溶液中的铀的去除率可达90%以上。     

铀的复合吸附材料

铀是重要核燃料资源,也是放射性废液中主要的污染元素之一。铀的吸附涉及到溶液中铀的提取、含铀废水的处理和铀元素化学分析的预富集等。本文从有机官能团化学键合修饰基体的复合材料出发,从基体和有机官能团两方面对溶液中的铀的吸附行为进行了综述,分析了各种官能团所适用的水相pH值、对铀的吸附量和选择性。含有机磷类官能团的复合材料具有pH适用范围广、吸附量和选择性较好的优点,是一种具有良好发展前景的铀复合吸附剂。     

木质素基纳米材料的研究进展

木质素是一种在自然界中含量高的天然高分子物质,其分子中含有大量的羟基.目前国内所开发的木质素产品已经有数百种,但由于木质素本身结构复杂、种类繁多,使得开发的木质素产品基本还停留在较为初级的阶段,且存在一定的盲目性.纳米材料的比表面积大,表面活性高,将木质素加工到纳米级别能有效地改善其一部分基本特性.文章结合木质素本身的特点和近年来对木质素的深入研究,分别从微粒、薄膜、纤维三方面介绍了木质素在纳米材料领域的研究现状和应用前景.     

硅胶吸附除去铀中微量铁的探讨

本文研究了用硅胶吸附除去铀中微量铁的方法。铀铁分离的最佳pH为2.20～2.60。铀的回收率大于99.5％。铁的净化率为99.9％以上。     

丙烯酸酯基吸附树脂对水体中单宁酸和没食子酸的吸附研究

选用3种商品丙烯酸酯基吸附树脂作为吸附剂,研究单宁酸和没食子酸在树脂上的吸附行为和机理。吸附等温线表明,丙烯酸酯基吸附树脂对单宁酸的吸附量远高于没食子酸的吸附量,这归因于两种有机酸亲水性的差异;HP-2MG比其他两种树脂对单宁酸有更高的吸附容量,而XAD-7树脂对没食子酸的吸附量高于其它两种丙烯酸酯基吸附树脂,这归因于树脂比表面积和孔径的差异;吸附热力学研究表明,丙烯酸酯基吸附树脂对天然有机酸的吸附是自发的放热过程,疏水作用是主要吸附作用。     

污泥碳基催化材料的合成及在水环境中的应用

污泥是城市污水处理厂的副产物,是一种典型的固体废弃物,具有污染与资源的双重属性。以污泥作为原材料制备碳基催化材料并用于水环境催化是一种新型的污泥减量化和资源化利用方式。由于污泥是生物质有机质和多种无机氧化物、金属离子的混合物,因此以其制备的碳基催化剂或载体材料具有原料易得、活性位点分散、表面化学官能团易于调控、比表面积高等特点,并被广泛地用于多相Fenton催化、电催化、光催化、湿式氧化和臭氧氧化等水环境催化领域。本文将阐述污泥碳基催化剂材料的制备和改性方法,通过材料物理、化学性质与催化作用的构效关系并结合其在水环境催化领域的应用特点,说明碳基催化剂参与水中污染物吸附、电子转移和有机物降解的作用机制,同时对提高污泥基材料的稳定性、可重复利用性和催化活性提出新的展望。     

碳基磁性纳米材料在环境样品前处理中的应用进展

样品前处理通常是复杂样品分析过程中必不可少的步骤.近年来,具有强磁响应性、高比表面积和良好机械强度的碳基磁性纳米材料已被广泛应用于环境样品分析前处理领域.本文综述了包括基于碳纳米管和石墨烯的2类碳基磁性复合型固相萃取吸附剂在环境样品中痕量污染物富集和分析中应用的最新进展,并对其在环境样品分析领域的发展前景进行了展望.     

锆基碳基纳米复合材料的制备及吸附脱除废水中的阿散酸

阿散酸作为一种兽药,可降解为剧毒无机砷,对环境和食品安全有害。本文通过热解法将纳米氧化锆有效地沉积在榛壳活性炭上,制备了碳基锆基纳米复合材料(ZrO₂@AC),表征了其形貌和结构,研究了pH值、吸附时间、阿散酸的初始浓度、吸附温度等因素对ZrO₂@AC吸附阿散酸的影响。结果表明,ZrO₂@AC吸附阿散酸的最佳pH范围为6-9,20 min就能达到吸附平衡,高的吸附温度有利于ZrO₂@AC吸附阿散酸;293K下,ZrO₂@AC对阿散酸的吸附容量为783.1 mg·g ^-1;ZrO₂@AC对阿散酸的吸附符合Freundlich和准二级动力学方程。     

碳纳米材料的细胞生物效应

碳纳米材料包括富勒烯如C60、金属富勒烯、碳纳米管及其衍生物等.这一类纳米材料不仅在环境和生物医学领域已有大量的基础研究成果,而且具有广泛的应用前景.因此,理解它们与细胞相互作用的过程和相互作用机制,对阐明它们的生物医学功能十分重要.尤其是这类纳米颗粒是否能够进入细胞,如何进入细胞,在细胞内的定位,以及对细胞的生物学功能有何影响,本文对这些问题,从不同的方面进行了综述和探讨.为这类纳米材料的生物医学应用提供了较为系统的基础知识.