含铀废水处理技术研究

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氢氧化镁处理含铀放射性废水的研究

中图分类号：０Ｘ７３
文献标识码：Ａ

文章编号：００３７（０２０ — ２４０１０ — ７０２０）５０７ —４
在铀矿山和铀水冶厂的生产过程中产生的含铀废水，以及酸溶浸提铀废液，中铀含量都较高，其约为５０ｍｇＩ，于普通河流的一千多倍。根 ×１。／高据铀矿地质放射保护和环境保护规程规定，在露铀天水源中的限制浓度为００ｍｇＩ，果这些废．５／如［
溶浸含铀地浸废水的工艺条件，果表明，两种结这ＭｇＯＨ）对铀都有很好的去除率，操作简便。（。且
１试验部分
１１仪器设备和材料、剂．试
７１型分光光度计（门分析仪器厂）马弗炉２Ａ厦；（Ｘ２５１５ —— ２型上海试验电炉厂）电动搅拌器（Ｊ２；Ｔ一上海标本模型厂）。
缓冲溶液：制０５ｌＬ氯代乙酸溶液，配．ｍｏ／用
收稿日期：０１０。５２０４０
水不经过处理直接排入露天水源或农田，会污染将
０５ｌＬ乙酸钠溶液调节ｐ值为２５两者体积．ｍｏ／Ｈ．，
比约为１３Ｏ：。
混合掩蔽剂（％ＴＴＨＡ＋５１％ＥＴＡ）称取Ｄ：

零价铁去除含铀废水中的铀

矿山废水除了含有铀、、等放射性元素外，钍镭还
有镉、、、、、锰锌铬铅硫酸根等有毒有害物质．因此国内外都十分重视对铀矿山废水的处理研究．目前，处理含铀废水的方法主要有化学（凝）沉混淀、子交换、物吸附等物理、学、物方离生化生法¨ ，Ｊ取得了较好的污染控制效果．这些方法成但本较高，存在二次污染的风险，的甚至无法达标有排放，寻找更加有效的含铀废水处理技术成为环境科学与工程领域研究的热点．年来随着处理近
中图分类号：０．Ｘ７３１文献标志码：Ａ
铀矿开采和选冶将产生大量低放射性水平的
废水．些废水包括矿坑废水、矿水、滤风化这尾淋废水．了铀矿山外，处理工厂、除铀核设施及其他从事有放射性物质的企业也会产生含铀废水．铀
溶液ｐ温度及反应时间等因素的影响，Ｈ、结果表明ＺＩＶ对含铀废水中的ｕ Ⅵ）（有较好的去除效果，零价铁的投
加量、液的ｐ和ｕ（）溶Ｈ Ⅵ 的初始浓度对铀的去除率影响较大，加量为００（ｏｍ），Ｈ＝时Ｕ（Ｉ投．５ｇ・５Ｌｐ４Ｖ）
１２分析方法．
技术的不断进步，放射性废水处理中陆续开发在
出了一些新技术，膜法、生物法、物修复等如微植

硫酸根和硝酸根对ZVI—SRB处理铀废水的影响研究

ｎ纯度为９％，性加入．０一次
酸根的质量浓度低于４０ｇＬ时，化效果明显，０ｍ／０强铀
２实验方法
２１硫酸根对ＳＢ体系和ＺＩＳＢ体系处理铀废水．ＲＶ—Ｒ的影响，
收稿日期：０００ — ５２１－６２
实验铀废水用铀矿石浸出液配制，量浓度为质１ｇＬ／；单质铁以还原性铁粉的形式加入，粉粒径ｍｍ铁
基金项目：国家自然科学基金资助项目（７４４）５７ｏ７；９湖南省教育厅重点资助项Ｈ１Ａ０）（１３０通信作者：胡凯光（９４）１６一，男湖南宁乡人，教授，研究方向：溶浸采矿、废水处理．— ｉｈｇａｇ０８６．Ｅｍａ：ｌｕｕｎ２０＠１３ｃ０
和ＺＩＳＶ－ＲＢ体系还原沉淀废液中的铀的影响．结果表明，２个酸根离子对ＳＢ体系和ＺＩＳＢ体系处理铀废水有一定的影试验这ＲＶ— Ｒ
响．硫酸根的质量浓度低于４０ｇＬ对硫酸盐还原茵还原沉淀铀没有影响，当硫酸根的质量浓度超过６０ｇＬ时，０ｍ／０但０ｍ／０铀的去除率会显著下降，８％ｇ上降到１．；从０￣４１有硫酸根时，％铀的最终除去率ＺＩＳＢ联合处理比Ｓ．Ｖ —ＲＲＢ单独处理要高．低浓度的硝酸根有助于
的变化曲线基本上是重合的，而当硫酸根的初始质量浓度达到１０／ＺＩＳＢ的强化效果不是０００ｍｇＬ时，Ｖ对Ｒ
胡凯光，河汪爱，强陶干，鹏李锦，馨丁德

磷酸盐矿物固铀法处理含铀废水研究现状与进展

磷酸盐矿物固铀法处理含铀废水研究现状与进展
柯平超;钟婷婷;吴天楠;王坤坤;李家乐;周义朋;孙占学
【期刊名称】《工业水处理》
【年(卷),期】2024(44)6
【摘要】铀矿及铀-多金属矿采冶过程产生的含铀废水的无害化与资源化是核资源与环境领域的研究热点。

综述了磷酸盐矿物固铀法处理含铀废水的研究现状与进展,介绍了可溶磷酸盐固铀、含磷天然矿物固铀、人工合成磷酸盐吸附材料固铀、生物介导有机磷固铀的固化原理及效果。

相较于其他矿物固铀工艺,磷酸盐矿物固铀具有效率高、成本低、产物稳定性强的优点。

磷酸盐固铀过程中,金属阳离子种类决定着固铀成矿过程及产物种类,在众多金属磷酸盐固铀矿物中,变钙铀云母的溶解稳定性最高,这为磷酸盐矿物固铀法在低浓度含铀溶液中铀的脱除与回收提供了新的思路。

【总页数】6页(P34-39)
【作者】柯平超;钟婷婷;吴天楠;王坤坤;李家乐;周义朋;孙占学
【作者单位】东华理工大学核资源与环境国家重点实验室;东华理工大学水资源与环境工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】P579
【相关文献】
1.吸附法处理低浓度含铀废水的研究进展
2.生物吸附法处理含铀废水研究进展
3.吸附法处理含铀废水研究进展
4.黏土矿物材料在含铀废水处理中的应用研究进展
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某铀矿尾矿库废水处理工艺研究

剩余酸以及尾矿中低价硫被自然氧化、水浸泡后雨
生成的硫酸；则来自于洗涤尾渣残留及矿石未浸铀
出残留；离子来自于浸出铀时使用的氧化剂软锰锰矿，有矿石及尾渣中的锰经酸浸泡析出。该矿水也冶厂采用酸法堆浸的方法提铀，石尾渣中含有未矿洗净及末浸出的铀，有未洗净的浸出剂硫酸的残也
关键词：矿；矿库；水处理铀尾废中图分类号：９１１文献标志码：ＴＩ４．Ａ文章编号：００８６（０１０１００１０ —０３２１）２００４
铀矿采冶过程中通常会产生一定量低浓度低
严格控制此类废水排放。目前治理此类废水的主要技术方法有沉淀法、子交换法、发浓缩法、离蒸吸附法、法、生物法等。膜微
保证尾矿库外排水合格排放，对该铀矿周边生态
环境的保护具有重要意义。
（工业北京化Ｔ冶金研究院，京ｌｌ４）核北Ｏ１９
摘要：析某铀矿尾矿库废水组成和主要污染子，过试验研究，定了处理该尾矿库废水的工艺流程，分通确即石灰乳中和一砂吸附废水处理工艺。经处理，水中铀、、、、Ｈ值均达到排放标准。锰废镭锰氟ｐ

《2024年放射性废水的膜处理技术研究进展》范文

《放射性废水的膜处理技术研究进展》篇一一、引言随着科技的不断进步和工业化的迅猛发展，放射性废水的问题逐渐成为环境保护领域中重要的议题。

由于核工业、医疗以及军事等领域活动，产生的放射性废水具有极强的危害性，需采用高效的废水处理方法。

膜处理技术以其高效、易操作、对环境友好等优点，在放射性废水处理领域受到广泛关注。

本文旨在全面分析放射性废水的膜处理技术研究进展，以期为该领域的进一步发展提供参考。

二、放射性废水概述放射性废水主要来源于核工业、核医学、核武器试验和核设施退役等过程。

这些废水中含有多种放射性核素，如铀、钚、钴等，具有较高的辐射性和毒性。

若不进行妥善处理，将对环境和人类健康造成严重危害。

因此，有效的放射性废水处理技术对于环境保护具有重要意义。

三、膜处理技术在放射性废水中的应用膜处理技术主要包括微滤、超滤、纳滤、反渗透和电渗析等技术。

这些技术利用不同孔径的膜材料对废水中的物质进行分离和净化。

在放射性废水处理中，膜处理技术可有效去除废水中的放射性核素和其他有害物质，达到净化水质的目的。

四、膜处理技术研究进展1. 材料研发与优化随着科学技术的进步，越来越多的新型膜材料被研发出来，如陶瓷膜、纳米碳管膜等。

这些材料在高温、高辐射和化学稳定等恶劣环境下表现出较好的性能，对提高膜处理技术的效果具有重要作用。

2. 膜工艺的改进与优化针对不同的放射性废水特性，研究人员不断改进和优化膜工艺，如采用复合膜技术、组合膜技术等，以提高膜的分离性能和抗污染能力。

此外，针对膜污染问题，研究人员还开发了清洗和再生技术，延长了膜的使用寿命。

3. 集成化与智能化发展随着技术的发展，膜处理技术逐渐与其他技术如生物技术、纳米技术等相结合，形成集成化处理系统。

同时，随着人工智能技术的发展，膜处理技术也逐渐实现智能化控制，提高了处理效率和效果。

五、未来展望未来，随着科技的进步和环保要求的提高，放射性废水的膜处理技术将进一步发展。

首先，新型膜材料的研发将更加注重环保和可持续性，以满足日益严格的环保要求。

某铀矿山酸性工艺废水处理研究

准。该方法操作简便，约试剂，渣含水分少，降速度快。节污沉
关键词：铀矿山；艺废水处理；淀；渣循环工沉污中图分类号：ＴＩ４．文献标志码：Ａ文章编号：１０ — ０３２１）４０１ — ４９１１００８６（０００２００
ｐ到８加入钡盐搅拌约２ｎ再加入石灰乳Ｈ，０ｍｉ，调节ｐ至１．ＨＯ５左右，续搅拌１ｎ沉淀澄继０ｍｉ，清１ｈ后，上清液中放射性核素和其他有害元测
离子形成絮状沉淀物，Ｂ（ａＳ淀起絮凝对ａＲ）Ｏ沉载带作用，从而加速其沉降。该方法操作方便，除
在铀矿开采及水冶生产过程中，生大量废产
某铀矿山铀生产工艺废水中，杂质元素多，放射性核素铀、及其他元素氟和锰的含量很高，镭处理难度大，这对废水处理和环境保护提出了很高
要求。经过试验研究，出了该矿山生产工艺废提
素残余含量。
１３分析方法．
铀测定：１）常量铀用毛细管滴定法；）量２微
环处理工艺。等，＝目的是改善沉淀物的沉降性能
和减少沉渣产量。
收稿日期：２ｌ２２０ＯＯ６
铀用萃淋树脂分离，－５溴代一啶偶氮）５二乙２（吡一一

铀矿山酸性废水的治理方法和研究进展

研究提供依据。
会使水体的ｐＨ值降低，重金属离子严重超标，妨
１目前常用的处理方法
投稿时间：２１－６— ５０００２
基金项目：国家自然科来自基金资助项目（编号４８２００６０５和４８２６）０７１５；
江西省自然基金资助项目（编号２８Ｚ０５）和江西省教育厅科技项目（号２０ — ３）成果。￣ＧＨ３编０７２０作者简介：张晶（８一１６）女，在读硕士研究生，地球化学专业。９
生物也造成很大的威胁。在国内外采矿业中，酸性
矿山废水的治理一直都是最大的环境难题之一『］２１＿。到目前为止，国内外已有了许多治理酸性废水
的技术，传统的治理方式主要是从末端治理人手，
物在细菌和天然氧化等作用下逐步形成的。除了ｐＨ值降低（ｐｎ值一般为２）Ｍ４，ＡＤ也使金属离子和一些非金属离子的活性增强ｆＭＤ排入外界就会造１１。Ａ
成环境和社会问题，因为废水的低ｐＨ值和高浓度的重金属含量以及其他一些溶解物都有直接的毒性。
治根不治本，任务困难且费用庞大。本文对矿山酸性废水的主要传统治理方法进行了初步说明和剖析，
再针对矿山酸性废水特点，论述了源头控制技术及研究进展，为进一步从源头上抑制ＡＭＤ产生的实验
・
３４・
能源研究与管理２１（）００３

含铀废水处理工艺流程

含铀废水处理工艺流程
1、预处理：对含铀废水进行pH调节、澄清或过滤等预处理，以去除废水中的悬浮物和杂质。

2、萃取分离：采用萃取剂对含铀废水进行分离，将废水中的铀分离出来，通常萃取剂为有机磷酸化合物，如二乙巯基二甲酸（D2EHPA）。

3、洗涤：将从萃取剂中分离出的铀进行洗涤，去除萃取剂残留物，并提高铀的纯度。

4、起始液制备：将洗涤后的铀溶解在酸性溶液中，制备起始液，通常酸性溶液为硝酸溶液。

5、沉淀分离：通过沉淀法将起始液中的铀分离出来，常用的沉淀剂有碳酸钠、氢氧化钠等。

6、还原沉淀：将分离出来的铀沉淀进行还原，使其形成固体的氢氧化铀沉淀。

7、固液分离：将还原后的氢氧化铀沉淀与废水分离，通常采用压滤或离心等方式进行固液分离。

8、氢氧化铀处理：对固体的氢氧化铀沉淀进行处理，通常是通过烘干和烧结等方式使其形成稳定的氧化铀固体废物。

9、二次处理：对产生的氧化铀固体废物进行二次处理，通常是采用封存或安全储存等方式。

含铀废液处理的新思路与技术对策

第２８卷第２期　２０１３年０６月　西南科技大学学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＶｏＪ．２８　Ｎｏ．２　

Ｊｕｎｅ　２０１３　

含铀废液处理的新思路与技术对策　李强　崔春龙　王晓丽。吴涛　张玲４张东。易发成　（１．西南科技大学环境与资源学院　四川绵阳６２１０１０；２．西南科技大学土木工程与建筑学院　四川绵阳６２１０１０；　３．中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳６２１９００；４．西南科技大学生命科学与工程学院四川绵阳６２１０１０；　５．西南科技大学核废物与环境安全国防重点学科实验室　四川绵阳６２１０１０）　

摘要：为防止放射性废液污染环境，迫切需要安全、高效的处理含铀废液的技术方法。在总结传统处理工艺和近年　来提出的几种处理方法的基础上，提出了一种新的处理含铀废液的思路与方法——自然结晶法。详细论述了该思　路的理论实践基础及技术对策，实验证明该方法的处理效果良好。　关键词：含铀废液沥青铀矿　自然结晶法　．　中图分类号：Ｘ７７１　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７１—８７５５（２０１３）０２—００４１—０５　

Ｔｈｅ　Ｎｅｗ　Ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｆｏｒ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｕｒａｎｉａｍ－ｃｏｎｔａｉｎｅｄ　Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　

ＬＩ　Ｑｉａｎｇ　，ＣＵＩ　Ｃｈｕｎ．１ｏｎｇ　，ＷＡＮＧ　Ｘｉａｏ．．．１ｉ，ＷＵ　Ｔａｏ　，　ＺＨＡＮＧ　Ｌｉｎｇ４，ＺＨＡＮＧ　Ｄｏｎｇ　，ＹＩ　Ｆａ．ｃｈｅｎｇ　

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　Ｍｉａｎｙａｎｇ　６２１０１０，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｕｎｉｖｅ￣ｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉａｎｙａｎｇ，６２１０１０，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ；３．Ｃｈｉｎａ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｍｉａｎｙａｎｇ　６２１９００，Ｃｈｉｎａ；４．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｌｉｆｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉａｎｙａｎｇ　６２１０１０，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ；　５．Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｄｅｆｅｎｓｅ　Ｋｅｙ　Ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ　Ｌａｂ　ｏｆ　Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｗａｓｔｅ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓａｆｅｔｙ，　Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉａｎｙａｎｇ　６２１０１０，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）　

污水处理中的放射性废水处理

吸附法
总结词
利用固体吸附剂的吸附作用去除废水中的放射性物质。
详细描述
吸附法是一种广泛应用的废水处理方法，主要利用固体吸附剂对废水中溶解性物质的吸附作用进行去除。在放射性废水处理中，吸附法可用于去除某些放射性离子和溶解性有机物。常用的吸附剂包括活性炭、沸石、硅胶等。这些吸附剂具有较大的比表面积和吸附性能，能够有效地去除废水中的放射性物质。吸附法操作简单，但需要定期更换吸附剂，并注意防止二次污染。
安全防护与环境监Leabharlann 的研究方向完善安全防护措施
01
研究如何降低工作人员和周边环境暴露于放射性物质的风险。
优化环境监测网络
02
建立和完善放射性废水处理设施的环境监测网络，实时监测周
边环境的放射性水平。
制定应急预案
03
针对可能发生的放射性泄漏等事故，制定有效的应急预案和应
对措施。
降低处理成本的研究方向
02
核燃料后处理过程中产生的废水，包括乏燃料元件的清洗、储存和运输等环节产生的废水。
医疗废水
放射性诊断、治疗过程中产生的废水，如X射线、CT、核磁共振等设备使用后产生的废水。
放射性药物生产和使用过程中产生的废水，如放射性标记的化合物、放射性药物残留等。
科研设施废水
实验室、研究所等科研设施在开展放射性实验过程中产生的废水。
详细描述
沉淀法是一种常用的废水处理方法，适用于去除废水中的重金属离子和某些溶解性有机物。在放射性废水处理中，沉淀法可用于去除某些放射性离子，如铀、钚、铯等。通过向废水中添加适当的沉淀剂，使这些放射性离子与沉淀剂反应生成不溶性的沉淀物，然
后通过沉淀、过滤或离心分离的方法去除废水中的放射性物质。

活性炭吸附法处理含铀放射性废水

关键词：活性碳；吸附；铀；废水处理
中图分类号：Ｐ６１９．１４
文献标识码：Ａ
文章编号：１００６－０９９５（２０１５）０３ — ０４７３ — ０３
ＤｏＩ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００６－０９９５．２０１５．０３．０３７
由图１可知，活性炭的用量在０．１～０．５ｇ之间时，随着活性炭用量的增加，铀去除率也明显增大，而
０．５ｇ以后，铀去除率基本保持不变，所以本实验选择活性炭的用量为０．５ｇ。２．２ｐＨ值对铀去除率的影响按照１．２试验方法，固定活性炭的用量为０．５ｇ，测量ｐＨ２～１０之间，活性炭对铀的吸附，结果见图２。
实验室对含铀物质分析过程中产生的废水，以及铀矿石浸出试验中的废液，都含有较高的铀。根据放射保护和环境保护规程，铀在露天水源中的限制浓度为０．０５ｍｇＬ，如果这些废液不经过处理直接排人露天水源或农田，将会污染周围环境，给农业和渔业带来损失，给人体健康带来严重影响Ⅲ ，因此，实验室产生的含铀废水在排放前必须经过处理。目前已开发应用的含铀废水的处理方法很多，主要有化学沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩法、电解法和膜处理法等口，本文介绍的是活性炭吸附法。活性炭的表面积巨大，有很高的物理吸附和化学吸附功能，因此活性炭吸附法被广泛应用在废水处理中，而且具有效率高，效果好等特点。

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含铀废水处理技术研究 1 引言 (Introduction) 铀矿冶生产中产生了大量的低浓度含铀废水, 如不妥善处理直接排放, 对生态环境和人体健康将构成潜在的严重威胁, 有效处理含铀废水显得尤为重要 .含铀废水的主要处理方法有化学沉淀法、生物修复法、膜分离法和吸附法等, 其中吸附法因其高效廉价、操作简单、无二次污染且便于铀回收利用的优点而备受关注, 成为铀矿冶环境治理的研究热点.

氧化石墨烯 (GO) 是石墨氧化的产物, 表面富含羧基、羟基等含氧基团, 且比表面积较大, 对重金属离子有很好的吸附效果研究发现氧化石墨烯对U (Ⅵ) 的最大吸附量达111.7 mg·g-1, 明显高于其它铀酰离子吸附剂.但由于氧化石墨烯具有亲水性, 吸附后难以从水中分离, 在实际应用中可将GO与其它吸附材料复合, 既可以提高GO的吸附能力, 又使其便于分离回收.壳聚糖 (CS) 是甲壳素脱乙酰化的产物, 其分子结构中存在大量的氨基和羟基, 具有吸附性能好、易再生和价廉等优点.但CS能溶于酸性溶液, 这极大地限制了它的应用, 因此有必要对CS进行交联改性, 使直链的CS分子形成网状结构, 从而提高其在酸性溶液中的稳定性.有研究表明, 将壳聚糖接枝到氧化石墨烯上得到的CS/GO复合材料热稳定性高、机械性能好, 对Au3+, Pd2+等有毒重金属具有良好的吸附效果.但有关CS/GO吸附热力学、动力学及机理等方面的研究还不够深入, 且将其应用于低浓度含铀废水处理的报道相对较少.本研究利用Hummers法合成氧化石墨烯并与壳聚糖进行混合, 经戊二醛交联改性后制备出吸附位点多, 不溶于酸, 且可过滤分离的CS/GO复合材料.探讨了CS/GO对U (Ⅵ) 的吸附特性, 通过SEM-EDS、FTIR、XRD等表征手段研究其吸附机理, 以期为CS/GO处理含铀废水提供理论依据.

2 材料与方法 (Materials and methods) 2.1 主要试剂与仪器主要试剂：天然鳞片石墨 (325目), 青岛金日来石墨有限公司;壳聚糖 (脱乙酰度大于90%), 国药集团化学试剂有限公司;硝酸钠、高锰酸钾、氢氧化钠、盐酸 (37%)、戊二醛等其他试剂均为市售分析纯, 模拟含铀废水采用U3O8(分析纯) 根据GBW04201配制而成.

主要仪器：台式恒温振荡器 (IS-RDD3, 美国精骐有限公司);pHS-3C型精密酸度计 (上海雷磁仪器厂);扫描电子显微镜 (JSM-7500F, 日本电子);X射线能谱仪 (Energy 350, 英国牛津仪器有限公司);傅里叶变换红外光谱仪 (NICOLET6700, 美国Themo Fisher公司);X射线衍射仪 (D8 Advance, 德国布鲁克AXS公司);紫外可见分光光度计 (T6, 北京普析通用公司).

2.2 壳聚糖/氧化石墨烯的制备采用改进的Hummers法制备氧化石墨.称取一定量研磨好的氧化石墨加到25 mL体积分数为1%的乙酸水溶液中, 室温下超声45 min, 形成均匀悬浊液.不断搅拌的同时逐步加入0.5 g壳聚糖粉末, 超声1 h, 使壳聚糖与氧化石墨烯混合均匀, 再加入1.5 mL 50%的戊二醛作为交联剂, 继续搅拌1 h.静置12 h, 将分散良好的悬浊液用0.1 mol·L-1的NaOH溶液浸泡, 使复合物变成凝胶状, 将产物过滤并依次用50%的乙醇溶液和超纯水洗涤、烘干、研磨、过筛 (0.15 mm), 密封干燥备用.

2.3 吸附试验取50 mL一定浓度 (2~100 mg·L-1) 的铀溶液置于150 mL锥形瓶中, 用0.1 mol·L-1的HCl和NaOH溶液调节pH值 (2~8), 加入适量 (0.05~0.40 g·L-1) 吸附剂, 恒温振荡 (20~40 ℃, 150 r·min-1) 一定时间 (5~420 min) 后过滤, 用紫外分光光度计在578 nm处测定滤液U (Ⅵ) 浓度, 试验重复3次, 取平均值.分别按式 (1) 和式 (2) 计算CS/GO的吸附量q(mg·g-1) 和U (Ⅵ) 的吸附率η：

(1) (2) 式中：C0、Ce分别为吸附前后溶液中U (Ⅵ) 的浓度 (mg·L-1);V为溶液体积 (L);m为吸附剂的投加量 (g).

2.4 解吸试验将0.4 g·L-1的CS/GO投加到pH=5, U (Ⅵ) 初始浓度为150 mg·L-1的溶液中, 30 ℃恒温振荡5 h后过滤, 测定滤液中U (Ⅵ) 的剩余浓度.再将吸附后的CS/GO放入100 mL 0.1 mol·L-1的HCl溶液中, 振荡解吸120 min, 过滤并测定滤液U (Ⅵ) 浓度.将解吸后的CS/GO用去离子水反复洗涤若干次, 烘干后再在相同条件下进行吸附-解吸试验, 循环利用4次.U (Ⅵ) 的解吸率按照式 (3) 计算：

(3) 式中：C1为U (Ⅵ) 的初始浓度 (mg·L-1);C2为吸附后溶液中的U (Ⅵ) 浓度 (mg·L-1);Cds为解吸液中U (Ⅵ) 的浓度 (mg·L-1).吸附和解吸过程中溶液的体积相同.

3 结果与讨论 (Results and discussion) 3.1 GO含量对CS/GO吸附U (Ⅵ) 的影响

在pH值为5, CS/GO投加量为0.2 g·L-1, U (Ⅵ) 初始浓度为10 mg·L-1, 温度为30 ℃, 吸附时间为5 h的条件下, CS/GO中GO的质量分数 (5%~70%) 对吸附效果的影响如图 1所示. 图 1 GO含量对CS/GO吸附U (Ⅵ) 的影响由图 1可见, CS/GO对U (Ⅵ) 的吸附量随GO含量的提高先快速增加后逐渐减小.这是因为GO的加入增大了CS/GO的比表面积, 提供更多的含氧基团 (羟基、羧基等), 使得CS/GO的吸附能力增强.当GO质量分数为40%时, 吸附量达到最大值.但继续提高GO含量, 吸附量反而略有降低, 可能是GO上的羧基和CS的氨基发生酰胺化反应, 形成—NHCO—键, 从而降低了羧基和氨基对铀酰离子的螯合能力 (He et al., 2011).在后续试验中, 均采用GO质量分数为40%的CS/GO复合材料进行吸附试验.

3.2 pH值对CS/GO吸附U (Ⅵ) 的影响在U (Ⅵ) 初始浓度为10 mg·L-1, 吸附剂投加量为0.2 g·L-1, 温度为30 ℃, 吸附时间为5 h的条件下, pH值对GO、CS、CS/GO吸附效果的影响如图 2所示. 图 2 pH值对U (Ⅵ) 吸附的影响从图 2可以看出, CS/GO对U (Ⅵ) 的吸附量明显高于CS和GO, pH值对3种材料吸附效果的影响均较大.当pH<5时, 随着pH值的升高, 吸附量逐渐增大.因为pH值较低时, 溶液中大量的H+与UO22+竞争吸附剂上的结合位点, 同时CS和GO表面的活性基团易被质子化而带正电, 增强了CS/GO对UO22+的静电斥力, 故吸附量较低 (郑伟娜等, 2011).随着pH值的升高, CS和GO上游离活性基团 (如—NH2、—COOH等) 的含量逐渐增加, 其络合能力也随之提高.当pH为5~6时, 3种材料的吸附量达到最大值.pH>6时, 吸附量反而减小, 这是由于溶液中UO22+易发生水解, 形成UO2(OH)3-、UO2(OH)42-等络合负离子, 与CS/GO表面活性基团产生静电斥力作用, 阻碍吸附反应的进行;同时溶液中CO32-、HCO3-离子增多, 易与UO22+形成难以被吸附的碳酸铀酰络合物 (Zou et al., 2012).因此CS/GO去除U (Ⅵ) 的最佳pH值选为5.

3.3 投加量对CS/GO吸附U (Ⅵ) 的影响在pH值为5, U (Ⅵ) 初始浓度为10 mg·L-1, 温度为30 ℃, 吸附时间为5 h的条件下, CS/GO投加量 (0.05~0.40 g·L-1) 对吸附效果的影响如图 3所示.

图 3 CS/GO投加量对U (Ⅵ) 吸附的影响由图 3可知, 随着CS/GO投加量的增加, U (Ⅵ) 的吸附率η逐渐提高, 而吸附量q却逐渐降低.这可能是用量的增加使得CS/GO上活性位点的数目增多, 铀酰离子与活性位点结合概率增大, 故U (Ⅵ) 的吸附率随之上升.当CS/GO投加量较低时, 其表面的氨基、羟基等结合位点能被充分利用, 随着投加量增加, 吸附剂相互碰撞团聚导致活性基团利用率下降, 从而导致吸附量减小 (陈月芳等, 2013).当CS/GO投加量为0.2 g·L-1时, U (Ⅵ) 的吸附率达97.70%, 继续增加投加量, 吸附率增加很小.考虑吸附效果且使吸附剂能被充分利用, 试验中CS/GO的最佳投加量定为0.2 g·L-1.

3.4 反应时间对CS/GO吸附U (Ⅵ) 的影响及动力学分析在pH值为5, CS/GO投加量为0.2 g·L-1, 温度为30 ℃的条件下, 反应时间 (5~420 min) 对初始浓度分别为5、10、15 mg·L-1含铀废水吸附效果的影响如图 4所示.

图 4 反应时间对U (Ⅵ) 吸附的影响从图 4可以看出, 在吸附的前5 min, CS/GO对U (Ⅵ) 的吸附量急剧增加, 此后5~300 min吸附量上升减缓, 300 min后吸附趋于平衡.这是由于吸附初期CS/GO上有大量的结合位点, 溶液中UO22+的浓度较高, 使得吸附驱动力较大;而随着吸附的进行, 有效活性位点被不断占据, 吸附驱动力减弱, 导致吸附速率变慢.当吸附时间达到300 min后, CS/GO上的活性位点被基本占据, 吸附达到平衡.因此, 确定最佳吸附时间为5 h.

为了探讨扩散速率与速率控制步骤对CS/GO吸附过程的影响, 分别采用准一级、准二级动力学模型和颗粒内扩散模型对试验数据进行拟合, 结果如表 1所示.由表 1可知, 准二级动力学模型中3个浓度的可决系数R2均大于0.999, 且理论平衡吸附量qe, cal接近实际值