多孔復合氣凝膠的制備及其對Ce(Ⅳ)離子的吸附性能研究.pdf

1、對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)展的關鍵因素。钚元素存在長期處理難等安全隱患，永久危害生物圈和食物鏈，本文通過吸附過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)點在國內(nèi)外應用廣泛。易流動的液體是最危險的放射性廢物形態(tài)。吸附法實現(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、，對放射性廢物的后期處置具有深遠意義。因此研究和發(fā)展制備成本低，工藝簡單，化學改性后具有高吸附容量和高吸附選擇性的硅鈦復合吸附劑具有巨大經(jīng)濟和社會效益。
　　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，通過常壓干燥制備多級孔結(jié)構SiO2/TiO2氣凝膠并進一步接枝磺酸基等功能基團，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復合氣凝膠，研究了不同吸附條件下，不同改性氣凝膠對Pu(Ⅳ)模擬離子Ce(Ⅳ)離子的靜態(tài)吸附性能;通過調(diào)整原料配比調(diào)節(jié)凝膠形貌和孔徑分布;通過接枝功能基團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復合氣凝膠吸附Ce(Ⅳ)離子是一個吸熱、自發(fā)過程，符合準二級動力學模型，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。本實驗以全氟磺酸樹脂(Perfluorosulfonated Resin，簡稱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，對金屬離子實現(xiàn)物理吸附和