新型功能化吸附及其应用

1第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究意义 2

1.3 铀矿冶含铀废水处理的研究现状 3

1.3.1 铀矿冶含铀废水的传统处理方法 3

1.3.2 铀矿冶含铀废水的新兴处理方法 5

1.3.3 铀矿冶含铀废水的生物吸附处理方法 6

1.3.4 铀矿冶合铀废水的纳米材料吸附处理方法 12

1.3.5 功能化磁性生物吸附剂及其应用研究现状 15

1.3.6 新型功能化介孔氧化硅吸附剂及其应用研究现状 16

1.3.7 功能化磁性载体固定耐辐射奇球菌及其应用研究现状 16

本章小结 17

2第2章 化学修饰啤酒酵母菌及其吸附铀的性能研究 19

2.1 引言 19

2.2 实验方法 20

2.2.1 啤酒酵母菌的交联和预处理 20

2.2.2 胱氨酸修饰啤酒酵母菌及其固定化 20

2.2.3 吸附实验 20

2.2.4 解吸附实验 21

2.3 胱氨酸修饰啤酒酵母菌的结构表征 21

2.3.1 红外光谱（FTIR）分析 21

2.3.2 扫描电镜（SEM）分析 22

2.4 胱氨酸修饰啤酒酵母菌吸附铀的性能 23

2.4.1 溶液pH值对铀的吸附效果的影响 23

2.4.2 吸附时间对铀的吸附效果的影响 23

2.4.3 吸附剂SC、MSC吸附铀的动力学模型 24

2.4.4 吸附剂SC、MSC吸附铀的等温吸附模型 26

2.5 吸附剂的再生能力分析 27

本章小结 28

3第3章 氨基功能化改性磁性纳米Fe3O4及其吸附铀的性能研究 29

3.1 引言 29

3.2 实验方法 30

3.2.1 磁性纳米Fe3O4粒子的制备 30

3.2.2 表面氨基功能化的磁性纳米Fe3O4粒子的制备 30

3.2.3 样品表征 30

3.2.4 吸附实验 30

3.2.5 解吸附实验 32

3.3 纳米Fe3O4粒子和Fe3O4—NH2纳米颗粒的结构表征 32

3.3.1 红外光谱分析 32

3.3.2 X射线粉末衍射（XRD）分析 33

3.4 纳米Fe3O4粒子和Fe3O4—NH2纳米颗粒吸附铀的性能 33

3.4.1 溶液pH值对铀的吸附效果的影响 33

3.4.2 铀的初始浓度对铀的吸附效果的影响 34

3.4.3 吸附剂用量对铀的吸附效果的影响 35

3.4.4 吸附时间对铀的吸附效果的影响及其吸附动力学 36

3.4.5 温度对铀的吸附效果的影响及其吸附热力学 38

3.5 吸附剂的再生能力分析 40

本章小结 41

4第4章 纳米Fe3O4负载啤酒酵母菌及其吸附铀的性能研究 43

4.1 引言 43

4.2 实验方法 44

4.2.1 氯乙酰修饰啤酒酵母菌 44

4.2.2 磁性纳米Fe3O4的羧基化 44

4.2.3 磁性纳米Fe3O4接枝负载啤酒酵母菌 44

4.2.4 吸附实验 45

4.2.5 解吸附实验 45

4.2.6 吸附机理分析实验 46

4.3 纳米Fe3O4负载啤酒酵母菌吸附铀的性能 46

4.3.1 溶液pH值对铀的吸附效果的影响 46

4.3.2 铀的初始浓度对铀的吸附效果的影响 47

4.3.3 吸附剂用量对铀的吸附效果的影响 47

4.3.4 吸附剂粒径大小对铀的吸附效果的影响 48

4.3.5 吸附剂NFSC吸附铀的动力学模型 49

4.3.6 吸附剂NFSC吸附铀的等温吸附模型 51

4.4 吸附剂的再生能力分析 52

4.5 吸附剂NFSC的结构表征 52

4.5.1 扫描电镜分析 52

4.5.2 能谱（EDS）分析 53

本章小结 54

5第5章 新型功能化吸附剂G-PA-SBA-15及其吸附铀的性能研究 55

5.1 引言 55

5.2 实验方法 55

5.2.1 介孔氧化硅SBA-15的合成 55

5.2.2 新型功能化吸附剂G-PA-SBA-15的制备 56

5.2.3 样品表征 56

5.2.4 吸附实验 56

5.3 吸附剂G-PA-SBA-15的结构表征 57

5.3.1 扫描电镜分析 57

5.3.2 X射线粉末衍射分析 57

5.3.3 孔结构分析 58

5.4 吸附剂G-PA-SBA-15吸附铀的性能 58

5.4.1 溶液pH值对铀的吸附效果的影响 58

5.4.2 吸附时间对铀的吸附效果的影响 59

5.4.3 铀的初始浓度对铀的吸附效果的影响 60

5.4.4 温度对铀的吸附效果的影响 61

5.4.5 吸附剂G-PA-SBA-15吸附铀的动力学模型 61

5.4.6 吸附剂G-PA-SBA-15吸附铀的等温吸附模型 62

本章小结 62

6第6章 功能化炭基磁性介孔材料的制备及其吸附铀的性能研究 64

6.1 引言 64

6.2 实验方法 65

6.2.1 介孔氧化硅SBA-15的合成 65

6.2.2 炭基磁性介孔氧化硅的制备 65

6.2.3 炭基磁性介孔氧化硅的有机功能化改性 65

6.2.4 样品表征 65

6.2.5 吸附实验 65

6.2.6 解吸附实验 66

6.3 吸附剂FCMMC的结构表征 66

6.3.1 红外光谱分析 66

6.3.2 N2吸附-脱附等温线及孔径分布曲线分析 67

6.4 吸附剂FCMMC吸附铀的性能 67

6.4.1 溶液pH值对铀的吸附效果的影响 67

6.4.2 铀的初始浓度对铀的吸附效果的影响 68

6.4.3 吸附剂用量对铀的吸附效果的影响 69

6.4.4 吸附剂FCMMC吸附铀的动力学模型 69

6.4.5 吸附剂FCMMC吸附铀的等温吸附模型 70

6.5 吸附剂的再生能力分析 71

本章小结 71

7第7章 功能化磁性载体固定耐辐射奇球菌及其吸附铀的性能研究 73

7.1 引言 73

7.2 实验方法 74

7.2.1 酰氯功能化磁性纳米Fe3O4粒子 74

7.2.2 化学修饰DR菌 74

7.2.3 功能化磁性载体固定DR菌 74

7.2.4 吸附-解吸实验 74

7.2.5 样品表征 75

7.3 吸附剂NFGDR吸附铀的性能 75

7.3.1 溶液pH值对铀的吸附效果的影响 75

7.3.2 吸附时间对铀的吸附效果的影响 76

7.3.3 铀的初始浓度对铀的吸附效果的影响 77

7.3.4 吸附剂用量对铀的吸附效果的影响 77

7.3.5 吸附剂NFGDR吸附铀的动力学模型 78

7.3.6 吸附剂NFGDR吸附铀的等温吸附模型 78

7.4 吸附剂的再生能力分析 79

7.5 吸附剂NFGDR的结构表征 79

7.5.1 红外光谱分析 79

7.5.2 扫描电镜分析 80

本章小结 80

8第8章 偕胺肟化杯［4］芳烃及其吸附铀的性能研究 82

8.1 引言 82

8.2 实验方法 83

8.2.1 偕胺肟化杯［4］芳烃的合成 83

8.2.2 吸附实验 83

8.2.3 解吸附实验 84

8.3 偕胺肟化杯［4］芳烃的结构表征 84

8.4 偕胺肟化杯［4］芳烃吸附铀的性能 85

8.4.1 溶液温度对铀的吸附效果的影响 85

8.4.2 溶液pH值对铀的吸附效果的影响 85

8.4.3 铀的初始浓度对铀的吸附效果的影响 86

8.4.4 吸附剂用量对铀的吸附效果的影响 86

8.5 吸附剂的再生能力分析 87

本章小结 88

9第9章 功能化杯［4］芳烃对称硫醚衍生物及其吸附铀的性能研究 89

9.1 引言 89

9.2 实验方法 90

9.2.1 杯［4］芳烃对称硫醚衍生物的制备 90

9.2.2 吸附实验 90

9.3 吸附剂杯［4］芳烃对称硫醚衍生物的结构表征 91

9.4 吸附剂杯［4］芳烃对称硫醚衍生物吸附铀的性能 92

9.4.1 溶液pH值对铀的吸附效果的影响 92

9.4.2 铀的初始浓度对铀的吸附效果的影响 92

9.4.3 吸附剂用量对铀的吸附效果的影响 93

9.4.4 吸附时间对铀的吸附效果的影响 94

9.4.5 吸附剂杯［4］芳烃对称硫醚衍生物吸附铀的动力学模型 94

9.4.6 吸附剂杯［4］芳烃对称硫醚衍生物吸附铀的等温吸附模型 95

本章小结 95

10第10章 磁性功能改性杯［4］芳烃胺肟衍生物及其吸附铀的性能研究 97

10.1 引言 97

10.2 实验方法 97

10.2.1 杯［4］芳烃胺肟衍生物磁性功能化 97

10.2.2 吸附实验 98

10.2.3 解吸附实验 98

10.3 吸附剂MFM-AOCA的结构表征 98

10.3.1 红外光谱分析 98

10.3.2 扫描电镜分析 99

10.4 吸附剂MFM-AOCA吸附铀的性能 99

10.4.1 溶液pH值对铀的吸附效果的影响 99

10.4.2 铀的初始浓度对铀的吸附效果的影响 100

10.4.3 吸附剂用量对铀的吸附效果的影响 101

10.4.4 吸附剂MFM-AOCA吸附铀的动力学模型 101

10.4.5 吸附剂MFM-AOCA吸附铀的等温吸附模型 102

10.5 吸附剂的再生能力分析 103

本章小结 104

11第11章 新型磁性螯合聚合物及其吸附铀的性能研究 105

11.1 引言 105

11.2 实验方法 105

11.2.1 吸附剂的制备 105

11.2.2 吸附实验 106

11.2.3 样品表征 107

11.3 吸附剂Fe3O4@SiO2-P-AO的结构表征 107

11.3.1 红外光谱分析 107

11.3.2 扫描电镜分析 108

11.4 吸附剂Fe3O4@SiO2-P-AO吸附铀的性能 109

11.4.1 溶液pH值对铀的吸附效果的影响 109

11.4.2 溶液固液比对铀的吸附效果的影响 110

11.4.3 吸附时间对铀的吸附效果的影响 111

11.4.4 铀的初始浓度对铀的吸附效果的影响 111

11.4.5 吸附剂Fe3O4@SiO2-P-AO吸附铀的动力学模型 112

11.4.6 吸附剂Fe3O4@SiO2-P-AO吸附铀的等温吸附模型 114

本章小结 115

12第12章 聚丙烯腈／氧化石墨烯复合材料及其吸附铀的性能研究 116

12.1 引言 116

12.2 实验方法 116

12.2.1 氧化石墨烯的制备 116

12.2.2 聚丙烯腈／氧化石墨烯的制备 117

12.2.3 聚丙烯腈／氧化石墨烯的偕胺肟化复合材料（P-AO/GO）的制备 117

12.2.4 样品表征 117

12.3 吸附剂P-AO/GO的结构表征 117

12.3.1 X射线粉末衍射分析 117

12.3.2 红外光谱分析 118

12.4 吸附剂P-AO/GO吸附铀的性能 118

12.4.1 溶液pH值对铀的吸附效果的影响 118

12.4.2 溶液固液比对铀的吸附效果的影响 119

12.4.3 吸附时间对铀的吸附效果的影响 120

12.4.4 铀的初始浓度对铀的吸附效果的影响 121

12.4.5 吸附剂P-AO/GO吸附铀的动力学模型 122

12.4.6 吸附剂P-AO/GO吸附铀的等温吸附模型 123

本章小结 124

13第13章 放射性废水处理应用实例、方法与综合利用 125

13.1 引言 125

13.2 放射性废水处理应用实例 125

13.2.1 中放废水处理 125

13.2.2 弱放废水处理 129

13.2.3 含铀弱放废水处理站 134

13.2.4 弱放废水自然蒸发池 135

13.3 放射性废水处理新方法 136

13.3.1 生物处理法 136

13.3.2 膜分离处理法 139

13.4 放射性废水综合利用 164

13.4.1 放射性废水中回收铀和镭 164

13.4.2 核燃料后处理高放废液中提取裂变同位素和超铀元素 165

参考文献 175