Po放射性廢水凈化及檢測模擬實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、Po是乏燃料處理、鈾礦開采及鉛鉍冷卻反應(yīng)堆核事故產(chǎn)生的放射性廢水中的重要核素之一，其同時(shí)具有極毒性和放射性，凈化與檢測這種放射性核素是核能可持續(xù)發(fā)展必須考慮的問題之一。本文采用化學(xué)性質(zhì)相似的非放射性碲代替放射性及高毒性釙，選擇載銀不銹鋼編織網(wǎng)和氧化石墨烯兩種吸附載體，開展了水中Te(Ⅳ)的吸附行為及機(jī)理研究;在此基礎(chǔ)上，以氧化石墨烯為前驅(qū)體，以抗壞血酸、亞硫酸氫鈉及乙二胺為還原劑，構(gòu)建納米銀/石墨烯水凝膠，并確定碲信號(hào)最強(qiáng)的乙二胺還原誘

2、導(dǎo)自組合納米銀/石墨烯水凝膠為基底材料，開展了表面增強(qiáng)拉曼散射技術(shù)對(duì)水中微量碲元素檢測的探索研究，主要研究結(jié)果如下:
　　通過開展鍍銅電流、吸附時(shí)間及共存碘離子濃度對(duì)載銀不銹鋼編織網(wǎng)吸附Te(Ⅳ)行為影響的研究，結(jié)果表明:鍍銅電流對(duì)載銀不銹鋼編織網(wǎng)吸附Te(Ⅳ)具有顯著的正向性影響，這是不銹鋼編織網(wǎng)表面銀負(fù)載量隨鍍銅電流增加而增大的結(jié)果;鍍銀時(shí)間0.5 h和鍍銀時(shí)間2.5 h的不銹鋼編織對(duì)Te(Ⅳ)的吸附隨吸附時(shí)間的變化具有明顯地

3、前期快速上升階段和后期平緩階段，而鍍銀時(shí)間1.5 h的不銹鋼編織網(wǎng)對(duì)Te(Ⅳ)的吸附率隨吸附時(shí)間增加以恒定速率上升，在吸附64 h時(shí)，吸附率達(dá)到63±0.1％，載銀不銹鋼表面銀膜表面積隨鍍銀時(shí)間延長而變化是產(chǎn)生該現(xiàn)象的主要原因;載銀不銹鋼編織網(wǎng)對(duì)水中Te(Ⅳ)的吸附隨共存碘離子濃度向增加呈現(xiàn)先下降后上升趨勢，該現(xiàn)象是碘離子、Te(Ⅳ)種態(tài)競爭吸附和銀、Te(Ⅳ)接觸面積變化共同作用的結(jié)果。微觀結(jié)構(gòu)與物相分析表明:銀膜表面吸附形成的化合物

4、呈現(xiàn)明顯的正四價(jià)氧化物形式和Ag2Te化合物形式，確定Te(Ⅳ)自發(fā)沉積和酸性條件下銀、Te(Ⅳ)反應(yīng)生成Ag2Te是載銀不銹鋼編織網(wǎng)吸附Te(Ⅳ)的主要機(jī)制。
　　通過開展吸附時(shí)間、水溶液pH及氧化石墨烯濃度等因素影響氧化石墨烯吸附Te(Ⅳ)的研究，結(jié)果表明:氧化石墨烯表面吸附位點(diǎn)隨吸附時(shí)間增加而逐漸減少，這是導(dǎo)致Te(Ⅳ)吸附率隨吸附時(shí)間增加先上升后不變的主要原因;pH對(duì)氧化石墨烯表面官能團(tuán)與Te(Ⅳ)間親合力和水中Te(Ⅳ)

5、溶解性及種態(tài)影響的綜合作用，導(dǎo)致Te(Ⅳ)吸附率隨pH增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，并在pH值4.7左右，吸附率達(dá)到最大;氧化石墨烯對(duì)Te(Ⅳ)的吸附率隨其濃度的增加先上升后不變，這是吸附位點(diǎn)和氧化石墨烯片團(tuán)聚程度隨氧化石墨烯濃度增加而增大的結(jié)果。基于上述實(shí)驗(yàn)，對(duì)氧化石墨烯吸附Te(Ⅳ)的動(dòng)力學(xué)和等溫線進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示:氧化石墨烯吸附Te(Ⅳ)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)符合偽二階動(dòng)力學(xué)方程，吸附平衡數(shù)據(jù)符合Sips方程及Freunlich方程，表明氧

6、化石墨烯表面各吸附位點(diǎn)不均勻，對(duì)Te(Ⅳ)的吸附為非單層吸附，且隨著吸附的進(jìn)行，吸附限速步驟由內(nèi)擴(kuò)散逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槟U(kuò)散，據(jù)此可得氧化石墨烯吸附Te(Ⅳ)離子是一個(gè)包含多種作用的復(fù)雜過程。微觀結(jié)構(gòu)及價(jià)態(tài)分析表明氧化石墨烯吸附Te(Ⅳ)并不會(huì)導(dǎo)致其化學(xué)價(jià)的改變，吸附機(jī)制涉及環(huán)氧基、羧基等含氧官能團(tuán)和石墨烯苯環(huán)結(jié)構(gòu)對(duì)碲離子的相互作用。
　　利用表面增強(qiáng)拉曼光譜，開展了水中微量Te(Ⅳ)檢測實(shí)驗(yàn)研究。通過對(duì)抗壞血酸、亞硫酸氫鈉和乙二胺還原誘

7、導(dǎo)自組合納米銀/石墨烯水凝膠吸附Te(Ⅳ)后的拉曼信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)乙二胺還原誘導(dǎo)自組合納米銀/石墨烯在584.9 cm-1的Te-O峰和642.9 cm-1的Te=O=Te振動(dòng)峰顯著增強(qiáng)，而抗壞血酸和亞硫酸氫鈉還原誘導(dǎo)自組合納米銀/石墨烯水凝膠基底對(duì)碲的拉曼信號(hào)并無明顯增強(qiáng)，確定乙二胺還原自組合納米銀/石墨烯水凝膠為基底材料，進(jìn)一步開展水溶液pH值和Te(Ⅳ)濃度對(duì)基底材料吸附后拉曼信號(hào)影響的實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明:pH=5.5和584.