膨润土对U(Ⅵ)的吸附机理研究
第42卷第2期2019年2月
V ol.42，No.2
February2019
核技术
NUCLEAR TECHNIQUES
020301-1
膨润土对U(Ⅵ)的吸附机理研究
杜作勇1王彦惠1李东瑞1庹先国2
1（西南科技大学国防科技学院绵阳621010）
2（四川理工学院自贡643000）
摘要以高庙子膨润土为研究对象，通过静态吸附实验，考查了高庙子膨润土对U（Ⅵ）的吸附特征，研究了接触
时间、固液比、铀的初始浓度、pH、离子类型和离子浓度等因素对U（Ⅵ）吸附特征的影响，并讨论了膨润土对
U（Ⅵ）的吸附动力学和热力学过程。结果表明：吸附过程在24h后达到动态平衡；最佳吸附固液比为1：300；最
佳吸附初始浓度为40mg·L?1；在pH为5时，膨润土对U（Ⅵ）的吸附效果最好，过酸或过碱都会影响膨润土对
U（Ⅵ）的吸附；溶液中Ca2+、CO
3
2?显著降低了膨润土对U（Ⅵ）的吸附效果，影响程度随着离子浓度的增加而增大；Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型对吸附过程的拟合效果较好，主要表现为多层吸附。
关键词膨润土，六价铀，吸附，动力学模型，热力学模型
中图分类号TL941
DOI:10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.020301
Adsorption mechanism of U(Ⅵ)by bentonite
DU Zuoyong1WANG Yanhui1LI Dongrui1TUO Xianguo2
1(Laboratory of National Defense for Radioactive Waste and Environmental Security,
Southwest University of Science and Technology,Mianyang621010,China)
2(Sichuan University of Science&Engineering,Zigong643000,China)
Abstract[Background]The research on the disposal of clay rock in high-level waste is still in the initial stage,
and little attention has been paid to the migration mechanism of nuclide in clay rock treatment system in previous
work.[Purpose]This study aims at the adsorption behavior of U(Ⅵ)in Gaomiaozi bentonite and provide reference
for the safety evaluation system of high level waste disposal storehouse.[Methods]The sorption behavior of U(Ⅵ)
on Gaomiaozi bentonite was studied as a function of adsorption time,solid-to-liquid ratio,initial concentration of
U(Ⅵ),pH value,the type of ionic species and ionic concentration by the static experimental method.Both scanning
elextron microscope(SEM)and infrared spectrometer were employed to experimental observation.The adsorption
kinetics and thermodynamic of U(Ⅵ)in bentonite was discussed.[Results]Experimental results showed that the
equilibrium time of U(Ⅵ)sorption on bentonite was about24h.The optimum adsorption ratio was1:300.The
optimum initial concentration was40mg·L?1.When the pH value was5,the ability of absorption reaches the best,the
acid or alkaloid would affect the adsorption of bentonite on U(VI).Ca2+and CO
3
2?in solution significantly reduce the adsorption of U(VI)by bentonite,and the degree of influence increaseds with the increase of ion concentration.
国家自然科学基金(No.41630646)、国家自然科学青年基金(No.41603124)资助
第一作者：杜作勇，男，1994年出生，2017年毕业于西南科技大学，现为硕士研究生，研究领域为核素迁移
通信作者：庹先国，E-mail：tuoxg@https://www.wendangku.net/doc/896527989.html,
收稿日期：2018-10-30，修回日期：2018-12-08
Supported by National Nature Science Foundation of China(No.41630646),Youth Found of National Nature Science Foundation of China
(No.41603124)
First author:DU Zuoyong,male,born in1994,graduated from Southwest University of Science and Technology in2017,master student,focusing on nuclide
Corresponding author:TUO Xianguo,E-mail:tuoxg@https://www.wendangku.net/doc/896527989.html,
Received date:2018-10-30,revised date:2018-12-08
万方数据
微生物吸附铀的机理研究现状
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吸附剂及其作用机理研究与探讨
吸附剂及其作用机理研究与探讨 王丁明 （河北理工大学市政工程系） 摘要：本文全面叙述与探讨了吸附剂的作用机理和物理性质，并对几种常见 的吸附剂给予了介绍。 关键词：吸附剂作用机理活性炭 1前言 任何一对原子（或分子）间均有相互吸引的作用。如果一对原子有一方是固体表面原子，另一方是气体分子，那它们相互作用的结果是将气体束缚于固体表面或使被束缚分子与气体体相内的分子成某种动态平衡。这种气体分子在固体表 面上发生的滞留现象称为气体在固体表面的吸附作用。换言之，气体在固体上的 的吸附作用是发生在两相界面上的行为，使气相中的某种组分在此界面上浓集。吸附作用使固体表面能降低，因而吸附过程是自发过程。 在工农业生产活动和日常生活中，吸附现象是普遍存在的。为了研究方便，通常将被吸附的物质称为吸附质，能有效地吸附吸附质的物质称为吸附剂。吸附质可以是气体、蒸气和液体，吸附剂大多为多孔性大比表面积的固体。 本文将全面叙述与探讨吸附剂的作用机理和物理性质，并对几种常见的吸附剂予以介绍。 2吸附剂的作用机理 吸附是一种建立在分子扩散基础上的物质表面现象。以固体表面和吸附分子 间作用力的性质区分，吸附作用大致可分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。 2.1物理吸附 有关物理吸附的许多实验结果表明，物理吸附具有吸附热较小、吸附速度快、吸附无选择性、吸附可以是多层的等特点。因此人们认为引起物理吸附的力是普遍存在于各种原子和分子之间的范德华力。范德华力来源于原子与分子间的取向力、诱导力和色散力三种作用。 极性分子可视作偶极子，其极性用偶极矩卩=qd来衡量，即正或负电荷电量（q）与电荷中心间距d的乘积。卩=0的分子为非极性分子，卩越大，分子极性越大。测定分子偶极矩是确定分子结构的一种实验方法。德拜因创立此方法而荣获1936年诺贝尔化学奖。极性分子相互靠近时，因分子的固有偶极之间同极相斥异极相吸，使分子在空间按一定取向排列，使体系处于更稳定状态。这种极性分子之间靠永久偶极与永久偶极作用称为取向力，其实质是静电力。
各类吸附剂的机理及其研究进展
各类吸附剂的机理及其研究进展 叶鑫 华东交通大学 摘要：吸附法作为一种重要的处理废水的方法已经得到广泛应用。本文介绍了近年来利用吸附法处理废水的研究进展。根据吸附机理将吸附剂吸附重金属的方法分为化学吸附和物理吸附两大类，并对其研究现状进行了介绍。介绍了活性炭、沸石、壳聚糖、膨润土、生物吸附剂处理废水的研究进展，同时对吸附法处理重金属废水的发展方向进行了展望。利用吸附法进行废水处理，具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料以及吸附剂可重复使用等优点，因此随着现有吸附剂性能的不断完善以及新型吸附剂的研制成功，吸附法在水处理中的应用前景将更加广阔。 关键词：吸附剂；吸附法；研究 吸附剂是指能有效地从气体或液体中吸附其中某些成分的固体物质。常用的吸附剂有以碳质为原料的各种活性炭吸附剂和金属、非金属氧化物类吸附剂。最具代表性的吸附剂是活性炭，吸附性能相当好，但是成本比较高，曾应用在松花江事件中用来吸附水体中的甲苯。吸附法是利用吸附剂吸附废水中某种或几种污染物，以便回收或去除它们，从而使废水得到净化的方法。 利用吸附法进行物质分离已有漫长的历史，国内外的科研工作者在这方面作了大量的研究工作，目前吸附法已广泛应用于化工、环境保护、医药卫生和生物工程等领域。 在化工和环境保护方面，吸附法主要用于净化废气、回收溶剂（特别适用于腐蚀性的氯化烃类化合物、反应性溶剂和低沸点溶剂）和脱除水中的微量污染物。后者的应用范围包括脱色、除臭味、脱除重金属、除去各种溶解性有机物和放射性元素等。 在处理流程中，吸附法可作为离子交换、膜分离等方法的预处理，以去除有机物、胶体及余氯等，也可作为二级处理后的深度处理手段，以便保证回用水质量。利用吸附法进行水处理，具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料以及吸附剂可重复使用等优点，随着现有吸附剂性能的不断完善以及新型吸附剂的研制成功，吸附法在水处理中的应用前景将更加广阔。吸附剂是决定高效能的吸附处理过程的关键因素，广义而言，一切固体都具有吸附能力，但是只有多孔物质或磨得极细的物质由于具有很大的表面积，才能作为吸附剂。工业吸附剂还必须满足下列要求：（1）吸附能力强；（2）吸附选择性好；（3）吸附平衡浓度低；（4）容易再生和再利用；（5）机械强度好；（6）化学性质稳定；（7）来源广；（8）价廉。一般工业吸附剂很难同时满足这八个方面的要求，因此，在吸附处理过程中应根据不同的场合选用不同的吸附剂。目前，可用于水处理的吸附剂有活性炭、吸附树脂、改性淀粉类吸附剂、改性纤维素类吸附剂、改性木质素类吸附剂、改性壳聚糖类吸附剂以及其他可吸收污染物质的药剂、物料等[1]。本文主要对上述吸附剂的应用研究现状和发展。 1 活性炭 吸附剂中活性炭应用于水处理已有几十年的历史。60年代后有很大发展，国内外的科研工作者已在活性炭的研制以及应用研究方面作了大量的工作。制作活性炭的原料种类多、来源丰富，包括动植物(如木材、锯木屑、木炭、谷壳、椰子壳、稻麦杆、坚果壳、脱脂牛骨、鱼骨等)、煤(泥煤、褐煤、沥青煤、无烟煤等)、石油副产物(石油残渣、石油焦等)、纸浆废物、合成树脂以及其他有机物(如废轮胎)[2]等。但是，活性炭因生产工艺、原料的不同，性能悬殊非常大，用途也不一样，目前工业上使用的活性炭有粒状和粉状两种，其中以粒状为主。与其他吸附剂相比，活性炭具有巨大的比表面积以及微
膨润土对U(Ⅵ)的吸附机理研究
第42卷第2期2019年2月 V ol.42，No.2 February2019 核技术 NUCLEAR TECHNIQUES 020301-1 膨润土对U(Ⅵ)的吸附机理研究 杜作勇1王彦惠1李东瑞1庹先国2 1（西南科技大学国防科技学院绵阳621010） 2（四川理工学院自贡643000） 摘要以高庙子膨润土为研究对象，通过静态吸附实验，考查了高庙子膨润土对U（Ⅵ）的吸附特征，研究了接触 时间、固液比、铀的初始浓度、pH、离子类型和离子浓度等因素对U（Ⅵ）吸附特征的影响，并讨论了膨润土对 U（Ⅵ）的吸附动力学和热力学过程。结果表明：吸附过程在24h后达到动态平衡；最佳吸附固液比为1：300；最 佳吸附初始浓度为40mg·L?1；在pH为5时，膨润土对U（Ⅵ）的吸附效果最好，过酸或过碱都会影响膨润土对 U（Ⅵ）的吸附；溶液中Ca2+、CO 3 2?显著降低了膨润土对U（Ⅵ）的吸附效果，影响程度随着离子浓度的增加而增大；Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型对吸附过程的拟合效果较好，主要表现为多层吸附。 关键词膨润土，六价铀，吸附，动力学模型，热力学模型 中图分类号TL941 DOI:10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.020301 Adsorption mechanism of U(Ⅵ)by bentonite DU Zuoyong1WANG Yanhui1LI Dongrui1TUO Xianguo2 1(Laboratory of National Defense for Radioactive Waste and Environmental Security, Southwest University of Science and Technology,Mianyang621010,China) 2(Sichuan University of Science&Engineering,Zigong643000,China) Abstract[Background]The research on the disposal of clay rock in high-level waste is still in the initial stage, and little attention has been paid to the migration mechanism of nuclide in clay rock treatment system in previous work.[Purpose]This study aims at the adsorption behavior of U(Ⅵ)in Gaomiaozi bentonite and provide reference for the safety evaluation system of high level waste disposal storehouse.[Methods]The sorption behavior of U(Ⅵ) on Gaomiaozi bentonite was studied as a function of adsorption time,solid-to-liquid ratio,initial concentration of U(Ⅵ),pH value,the type of ionic species and ionic concentration by the static experimental method.Both scanning elextron microscope(SEM)and infrared spectrometer were employed to experimental observation.The adsorption kinetics and thermodynamic of U(Ⅵ)in bentonite was discussed.[Results]Experimental results showed that the equilibrium time of U(Ⅵ)sorption on bentonite was about24h.The optimum adsorption ratio was1:300.The optimum initial concentration was40mg·L?1.When the pH value was5,the ability of absorption reaches the best,the acid or alkaloid would affect the adsorption of bentonite on U(VI).Ca2+and CO 3 2?in solution significantly reduce the adsorption of U(VI)by bentonite,and the degree of influence increaseds with the increase of ion concentration. 国家自然科学基金(No.41630646)、国家自然科学青年基金(No.41603124)资助 第一作者：杜作勇，男，1994年出生，2017年毕业于西南科技大学，现为硕士研究生，研究领域为核素迁移 通信作者：庹先国，E-mail：tuoxg@https://www.wendangku.net/doc/896527989.html, 收稿日期：2018-10-30，修回日期：2018-12-08 Supported by National Nature Science Foundation of China(No.41630646),Youth Found of National Nature Science Foundation of China (No.41603124) First author:DU Zuoyong,male,born in1994,graduated from Southwest University of Science and Technology in2017,master student,focusing on nuclide Corresponding author:TUO Xianguo,E-mail:tuoxg@https://www.wendangku.net/doc/896527989.html, Received date:2018-10-30,revised date:2018-12-08 万方数据