结冷胶基吸附材料的制备及其吸附性能研究

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铀矿提纯和加工过程中会产生大量含铀废水,这些废水若不加以处理而直接排放,将会对环境及生物体造成很大危害。因此,含铀废水必须得到有效处理方可排放。与其他除铀方法相比,生物吸附法具有工艺简单、成本低、去除效率高、原料经济易得,后处理不易造成二次污染等优点而受到广泛关注。但现有的吸附剂存在诸如吸附量较低,机械性能差等缺点。因此,研制一种吸附量高,机械性能好的新型吸附剂具有重要意义。本课题制备了结冷胶负载钙(GG-Ca)微球及羧甲基魔芋/结冷胶负载铝(CMKGM/GG-Al)微球两种吸附剂,并对其吸附性能及吸附机理进行了研究。主要内容如下:1、以结冷胶为主要原料,以无水氯化钙为交联剂,利用电喷装置,制备出GG-Ca微球吸附剂。对影响GG-Ca微球凝胶强度的三个因素进行了探讨,并采用批量吸附实验探究了GG-Ca微球吸附剂的吸附性能。研究发现:5 m L的乙酸乙酯与3%的结冷胶一同滴入5%CaCl2的中制得的GG-Ca微球凝胶强度最大。在p H=4,铀初始浓度为310 mg/L时,GG-Ca微球对铀酰根离子最大吸附量为202.84 mg/g。GG-Ca微球吸附铀酰根离子在12 h时达到吸附平衡,吸附过程符合线性准二级动力学模型及Freundlich模型。GG-Ca微球吸附铀酰根离子是一个自发、吸热的过程。吸附剂再生5次后,再生率仍有83%。GG-Ca微球吸附剂对铀的吸附机理主要为离子交换。2、将羧甲基魔芋葡甘聚糖(CMKGM)和结冷胶(GG)共混后,以六水氯化铝为交联剂,利用电喷装置,合成制备了CMKGM/GG-Al微球吸附剂。探究了GG与CMKGM质量比,六水氯化铝浓度对CMKGM/GG-Al微球凝胶强度的影响,并探讨了CMKGM/GG-Al微球吸附铀的最佳条件。研究发现:GG与CMKGM的质量比为4:1,Al3+的浓度为5 wt%时,制得的CMKGM/GG-Al微球凝胶强度最大,且对U(VI)的吸附效果最好。当p H=6,铀初始浓度为100mg/L时,CMKGM/GG-Al吸附剂对铀的最大吸附量98.10 mg/g。吸附过程符合Langmuir模型和线性准二级动力学模型。热力学研究表明,CMKGM/GG-Al微球吸附U(VI)是一个自发、吸热的过程。吸附剂经过5次再生后,再生率仍有95.94%。CMKGM/GG-Al微球吸附剂对铀的吸附机理主要为离子交换。3、对CMKGM/GG-Al微球材料进行动态柱吸附实验,研究了柱高、初始离子浓度、流速对其穿透曲线的影响。研究发现:随着流速的增加,穿透点和耗竭点提前;随着柱高的增加,穿透点和耗竭点延后;随着铀离子初始浓度的增加,穿透点和耗竭点提前。
摘要第4-6页
abstract第6-7页
1 绪论第11-19页
    1.1 含铀废水的来源与危害第11-12页
    1.2 含铀废水处理方法研究现状第12-13页
    1.3 结冷胶与魔芋葡甘聚糖特性及应用现状第13-17页
        1.3.1 结冷胶(GG)第13-15页
        1.3.2 魔芋葡甘聚糖第15-17页
    1.4 课题主要研究内容与意义第17-19页
2 多孔结冷胶微球的制备及其对UO_2~(2+)的静态吸附特性的研究第19-43页
    2.1 引言第19页
    2.2 实验试剂及仪器第19-20页
        2.2.1 实验试剂第19-20页
        2.2.2 实验仪器第20页
    2.3 实验方法第20-27页
        2.3.1 含铀溶液的配置第20-21页
        2.3.2 偶氮胂Ⅲ溶液的配置第21页
        2.3.3 标准曲线的绘制第21页
        2.3.4 结冷胶吸附剂的制备第21-22页
        2.3.5 凝胶强度的测试第22页
        2.3.6 吸附剂的性能测试第22-26页
        2.3.7 吸附剂的再生及再生率计算第26-27页
        2.3.8 吸附剂的表征第27页
    2.4 结果与讨论第27-36页
        2.4.1 凝胶强度第27-28页
        2.4.2 pH值对吸附效果的影响第28页
        2.4.3 吸附剂用量对吸附效果的影响第28-29页
        2.4.4 铀初始浓度对吸附效果的影响及吸附模型第29-31页
        2.4.5 吸附时间对吸附效果的影响及动力学模型第31-34页
        2.4.6 温度对吸附效果的影响及吸附热的计算第34-35页
        2.4.7 共存离子对吸附的影响第35-36页
    2.5 减容率第36页
    2.6 再生实验第36-37页
    2.7 GG-Ca微球吸附剂的表征及其吸附机理的探讨第37-41页
        2.7.1 SEM第37-38页
        2.7.2 EDX第38-39页
        2.7.3 XPS第39-40页
        2.7.4 GG-Ca微球的形成过程及吸附机理分析第40-41页
    2.8 小结第41-43页
3 CMKGM/GG负载铝(CMKGM/GG-Al)微球吸附剂的制备及其UO_2~(2+)的静态吸附性能的研究第43-66页
    3.1 引言第43页
    3.2 实验试剂及仪器第43-44页
        3.2.1 实验试剂第43-44页
        3.2.2 实验仪器第44页
    3.3 实验方法第44-47页
        3.3.1 CMKGM/GG-Al微球的制备第44页
        3.3.2 CMKGM/GG-Al微球凝胶强度的测试第44页
        3.3.3 CMKGM/GG-Al微球对UO22+的静态吸附实验第44-47页
        3.3.4 减容率第47页
        3.3.5 吸附剂的再生及再生率计算第47页
        3.3.6 吸附剂的表征第47页
    3.4 结果与讨论第47-59页
        3.4.1 影响CMKGM/GG-Al微球的形状及性能的因素第47-48页
        3.4.2 pH值对吸附效果的影响第48-50页
        3.4.3 投料量对吸附效果的影响第50-51页
        3.4.4 浓度对吸附效果的影响及吸附模型的探讨第51-54页
        3.4.5 吸附时间对吸附效果的影响及动力学模型的拟合第54-56页
        3.4.6 温度对吸附效果的影响及吸附热的计算第56-58页
        3.4.7 共存离子第58-59页
        3.4.8 与其他吸附剂的对比第59页
    3.5 减容率第59-60页
    3.6 再生实验第60页
    3.7 CMKGM-GG微球吸附剂的表征及其吸附机理的探讨第60-64页
        3.7.1 扫描电镜第60-61页
        3.7.2 X射线色散能谱分析第61-62页
        3.7.3 X射线光电子能谱分析第62-63页
        3.7.4 CMKGM/GG-Al微球吸附机理分析第63-64页
    3.8 小结第64-66页
4 CMKGM/GG-Al微球吸附铀的动态吸附特性研究第66-71页
    4.1 引言第66页
    4.2 实验试剂与仪器第66页
        4.2.1 实验试剂第66页
        4.2.2 实验仪器第66页
    4.3 实验方法及数据分析方法第66-67页
        4.3.1 实验方法第66-67页
        4.3.2 数据分析方法第67页
    4.4 结果与讨论第67-70页
        4.4.1 流速对动态吸附的影响第67-68页
        4.4.2 柱高对动态吸附的影响第68-69页
        4.4.3 浓度对动态吸附的影响第69-70页
    4.5 小结第70-71页
结论与展望第71-73页
致谢第73-74页
参考文献第74-82页
攻读硕士学位期间发表的学术论文第82页
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