焦磷鉬酸鋯-磷酸三丁酯提鈾材料的研制及吸附機理.pdf

1、鈾資源是核能發(fā)展的核心，海水、鹽湖水中富含大量的鈾資源，開展在水體中進行鈾資源富集的研究勢在必行。
　　本文進行了焦磷鉬酸鋯-磷酸三丁酯（zirconyl-molybdopyrophosphate-tributylphosphate,ZMPP-TBP）無機-有機吸附材料的合成，同時使用類似的方法合成了其它11種吸附材料，分別在低濃度純鈾溶液、高濃度純鈾溶液、鹽湖水、鈾礦坑水中對它們的吸附性能進行了考察和比較。在純鈾溶液中，大多數(shù)吸

2、附劑都表現(xiàn)出了較好的吸附性能，而在共存離子情況復雜的鹽湖水中，僅有ZMPP-TBP表現(xiàn)出了較好的選擇吸附性和了較高的吸附容量。本文繼續(xù)考察了pH值、溫度、共存離子、鈾溶液濃度等對ZMPP-TBP材料吸附性能的影響。結果表明，ZMPP-TBP的吸附容量隨著鈾溶液濃度的升高而升高，最高可達190mg/g；在20-80℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，ZMPP-TBP對鈾的吸附容量有所降低；pH值在2-10范圍內(nèi)的變化以及濃度為鈾濃度10倍的共存離子

3、并未對ZMPP-TBP吸附性能造成影響。本文用吸附動力學、吸附熱力學的觀點研究了其吸附機理，動力學擬合結果表明，建立在速率控制步驟是電子共享或電子得失以及化學反應控制的化學吸附基礎上的偽二階動力學方程能更好的描述ZMPP-TBP的吸附過程；熱力學擬合結果表明，ZMPP-TBP吸附過程的?H為-47.529KJ/mol，?s為-143.856J/(mol?k)，說明吸附為一個放熱的過程，溫度增加將對吸附過程造成不利的影響。同時隨著溫度的增

4、加，吉布斯自由能函數(shù)由負值變?yōu)榱苏?，結合這一組熱力學可以看出，吸附過程為物理吸附與化學吸附共存。
　　采用SEM、TEM、XRF、XRD、BET等現(xiàn)代表征手段對吸附材料進行了分析。從SEM、TEM圖分析上可以看出焦磷鉬酸鋯基體比表面積大、存在平坦、凹坑、棱、尖角等各類環(huán)境、具有花瓣狀結構，不同勢能的位置有利于吸附質(zhì)在吸附材料上的吸附，有機-無機復合后基體表面鍍了一層類似分子膜的有機物，使得吸附材料表面擁有更多利于吸附金屬鈾離子的