多孔復(fù)合氣凝膠的制備及其對(duì)Ce(Ⅳ)離子的吸附性能研究.pdf

1、對(duì)放射性廢物及其高放廢液的處理和處置是影響核工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。钚元素存在長(zhǎng)期處理難等安全隱患，永久危害生物圈和食物鏈，本文通過(guò)吸附過(guò)程從高放廢液中去除Pu離子以便于后期固化并深地質(zhì)處置。減容是高放廢液處理第一原則，減少二次污染是第二原則。吸附技術(shù)在常規(guī)核污染處理工藝中，憑借高效、低成本和廣泛適用等優(yōu)點(diǎn)在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用廣泛。易流動(dòng)的液體是最危險(xiǎn)的放射性廢物形態(tài)。吸附法實(shí)現(xiàn)了廢物形態(tài)從液體到固體的直接轉(zhuǎn)變，減少處理成本和廢液體積，避免二次污染

2、，對(duì)放射性廢物的后期處置具有深遠(yuǎn)意義。因此研究和發(fā)展制備成本低，工藝簡(jiǎn)單，化學(xué)改性后具有高吸附容量和高吸附選擇性的硅鈦復(fù)合吸附劑具有巨大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
　　本文以正硅酸乙酯和鈦酸丁酯為硅鈦原料，在溶膠凝膠法中平行引入分相法，通過(guò)常壓干燥制備多級(jí)孔結(jié)構(gòu)SiO2/TiO2氣凝膠并進(jìn)一步接枝磺酸基等功能基團(tuán)，采用X射線衍射(XRD)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、比表面積分析(BET)和掃描電鏡(SEM)等方法表征所得多孔SiO2/Ti

3、O2復(fù)合氣凝膠，研究了不同吸附條件下，不同改性氣凝膠對(duì)Pu(Ⅳ)模擬離子Ce(Ⅳ)離子的靜態(tài)吸附性能;通過(guò)調(diào)整原料配比調(diào)節(jié)凝膠形貌和孔徑分布;通過(guò)接枝功能基團(tuán)提高吸附容量和吸附選擇性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)SiO2/TiO2氣凝膠的比表面積高達(dá)1000.5 m2/g，其狹窄的孔徑分布為3-4.5 nm，最高吸附容量為233.04 mg/g。多孔SiO2/TiO2復(fù)合氣凝膠吸附Ce(Ⅳ)離子是一個(gè)吸熱、自發(fā)過(guò)程，符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，適合作為Ce(Ⅳ)

4、離子吸附劑。
　　采用SiO2氣凝膠粉末直接處理高放廢液易造成粉末流失，難以回收，引發(fā)二次污染。硅氣凝膠粉末被力學(xué)性能較好的全氟磺酸樹脂包覆后，難以脫離而便于回收利用。本實(shí)驗(yàn)以全氟磺酸樹脂(Perfluorosulfonated Resin，簡(jiǎn)稱PSR)為載體及改性劑，將多孔SiO2氣凝膠與全氟磺酸樹脂(Nafion)溶液復(fù)合并流延成膜，制備具有高吸附效率、高吸附容量和較好穩(wěn)定性的SiO2/PSR雜化薄膜，對(duì)金屬離子實(shí)現(xiàn)物理吸附和