以葡萄糖為原料制備碳材料及其鈾吸附性能研究.pdf

1、鈾礦冶、核燃料前段及乏燃料后處理廢水中含有大量的鈾，對其進行處理及回收廢水中的鈾是對有限的鈾資源的充分利用，也將有效避免放射性廢水對人類的危害及對生態(tài)環(huán)境的破壞。吸附法以經(jīng)濟、高效、操作簡單等優(yōu)點已經(jīng)成為處理低濃度含鈾廢水及提取鈾的優(yōu)選方法。針對含鈾廢水的特殊性，研究開發(fā)具有抗輻射性及耐酸性能，且吸附容量大的新型吸附劑是吸附法處理放射性廢水的重中之重。本研究以葡萄糖為主要原料，通過水熱碳化、焙燒、KOH活化和酸化處理等方法制備了水熱碳微

2、球及多孔氧化碳吸附劑，系統(tǒng)研究了低溫水熱碳化工藝及催化劑AlCl3對碳微球形貌及性能的影響，以及碳微球的形成機理；研究了KOH用量和酸處理方法對多孔碳形貌及性能的影響。同時，研究了水熱碳微球及多孔氧化碳吸附劑對溶液中U(VI)的吸附特性和機理，探究了碳材料循環(huán)利用特性。結(jié)果表明：
　　1、以葡萄糖為原料，AlCl3為催化劑，采用水熱碳化法在120～150℃溫度范圍合成制備了水熱碳微球（HTC）。當AlCl3用量為20mol％、水熱

3、碳化溫度為130℃，以及反應時間為20h時，水熱碳微球呈單一球形且光滑表面。微球的粒徑分布為0.5～5.5μm，且表面擁有豐富的活性氧基團；碳微球內(nèi)部存在有呋喃環(huán)結(jié)構(gòu)，其在整個碳微球結(jié)構(gòu)中所占的比例隨溫度升高而下降；經(jīng)過焙燒的水熱碳微球（HTC-COOH），表面的羧基官能團增加，吸附位點增加，有利于碳微球?qū)(VI)的吸附。
　　2、焙燒后的碳微球（HTC-COOH）對U(VI)的最佳吸附條件是：環(huán)境溫度為25℃、溶液pH值為4.

4、5、初始濃度為140mg·L-1、且吸附時間為22h。在此條件下，HTC-COOH碳微球?qū)θ芤褐蠻(VI)的最大吸附量為163mg·g-1，吸附過程符合Langmuir等溫吸附模型及準二級動力學模型。HTC-COOH碳微球?qū)(VI)的吸附主要發(fā)生在其外表面，且主要是碳微球上的羧基與U(VI)之間發(fā)生離子交換，其次還有羥基與U(VI)之間的相互作用。
　　3、以葡萄糖和尿素為原料先合成葡萄糖-尿素樹脂，再經(jīng)管式氣氛爐焙燒、KOH活

5、化和酸處理，制備了多孔氧化碳（m-a-4-NC）。研究了m-a-4-NC對溶液中U(VI)的吸附特性，當溶液pH值為4.5，吸附時間為120min時，m-a-4-NC對U(VI)的最大吸附量為397mg·g-1；吸附過程符合準二級動力學模型和Langmuir等溫吸附模型。多孔氧化碳材料對 U(VI)的吸附主要為羧基與U(VI)之間的離子交換。
　　4、采用FTIR、XPS、SEM及N2吸附-脫附等溫線模型等對多孔氧化碳材料的微觀形