含铀废水处理技术研究
氢氧化镁处理含铀放射性废水的研究
中图分 类号 ： ０ Ｘ７ ３
文献标 识 码 ： Ａ
文章 编号 ：０ ０ ３ ７ （ ０ ２ ０ — ２ ４０ １ ０ — ７ ０ ２ ０ ） ５０ ７ —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 ５ ０ ｍｇ Ｉ， 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 ０ ０ ｍｇ Ｉ ， 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 Ｍｇ ＯＨ） 对 铀 都 有很 好 的去 除率 ， 操作 简 便 。 （ 。 且
１ 试 验 部 分
１ １ 仪 器 设 备 和 材 料 、 剂 ． 试
７ １ 型分 光光 度 计 （ 门分 析仪 器 厂 ） 马弗 炉 ２Ａ 厦 ； （ Ｘ２５ １ ５ —— 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 ０ ５ ｌＬ 氯 代 乙 酸 溶 液 ， 配 ． ｍｏ／ 用
收 稿 日期 ： ０ １ ０ 。 ５ ２ ０ ４０
水 不 经 过 处 理 直 接 排 入 露 天 水 源 或 农 田 ， 会 污 染 将
０ ５ ｌＬ乙 酸 钠 溶 液 调 节 ｐ 值 为 ２ ５ 两 者 体 积 ． ｍｏ／ Ｈ ．，
比 约 为 １ ３ Ｏ： 。
混 合 掩 蔽 剂 （ ％ＴＴＨＡ ＋ ５ １ ％Ｅ ＴＡ） 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 ． Ｘ７ ３ １ 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 Ｚ Ｉ Ｖ 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・ ５ Ｌ ｐ ４ Ｖ）
１ ２ 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
酸 根的质 量浓度低 于 ４ ０ ｇＬ时 ， 化效果 明显 ， ０ｍ ／ ０ 强 铀
２ 实验方法
２１ 硫 酸根 对 Ｓ Ｂ体 系和 Ｚ ＩＳ Ｂ体 系处理 铀废 水 ． Ｒ Ｖ—Ｒ 的影 响 ，
收 稿 日期 ：０ ０ ０ — ５ ２ １－ ６ ２
实 验 铀 废 水 用 铀 矿 石 浸 出 液 配 制 ， 量 浓 度 为 质 １ ｇ Ｌ ／ ；单质铁 以还原性铁 粉的形式 加入 ， 粉粒径 ｍ ｍ 铁
基金项 目： 国家 自 然科学基金资助项 目（ ７ ４ ４） ５ ７ ｏ ７； ９ 湖南省教育厅重点资助项 Ｈ １Ａ ０ ） （ １３ ０ 通信作者 ： 胡凯光（９ ４ ） １６ 一， 男湖 南宁乡人， 教授， 研究方 向： 溶浸采矿、 废水处理．— ｉｈ ｇａ ｇ０ ８ ６ ． Ｅ ｍａ ： ｌ ｕ ｕｎ２０ ＠１３ｃ ０
和 Ｚ ＩＳ Ｖ － 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 Ｓ Ｂ体 系和 Ｚ Ｉ Ｓ Ｂ体 系处理铀废水有一定的影 试验 这 Ｒ Ｖ— Ｒ
响． 硫酸根 的质量浓度低 于 ４ ０ ｇＬ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 ６ ０ ｇ Ｌ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 Ｚ Ｉ Ｓ Ｂ联合处理比 Ｓ ． Ｖ —Ｒ ＲＢ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 １ ０ ／ Ｚ Ｉ Ｓ Ｂ的强 化效 果 不 是 ０００ｍｇ Ｌ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
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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 ： ９ １ １ 文 献 标 志 码 ： ＴＩ ４ ． Ａ 文 章编 号 ： ０ ０ ８ ６ （ ０ １ ０ １ ００ １ ０ —０ ３ ２ １ ） ２ ０ ０ ４
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 ｌ ｌ４ ） 核 北 Ｏ １ ９
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 ：ＴＩ ４ ． 文献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ — ０ ３ ２ １ ） ４０ １ — ４ ９ １ １ ０ ０８ ６ （ ０ ０ ０ ２ ００
ｐ 到 ８ 加 入 钡 盐 搅 拌 约 ２ ｎ 再 加 入 石 灰 乳 Ｈ ， ０ｍｉ ， 调 节 ｐ 至 １． Ｈ Ｏ ５左 右 ， 续 搅 拌 １ ｎ 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 （ ａ Ｓ 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 。
１ ３ 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 ：２ ｌ ２２ ０ ＯＯ ６
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
会使水体 的 ｐ Ｈ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 ：２ １ － ６— ５ ０００ ２
基金 项 目 ：国家 自然科 来自基金 资助 项 目 （ 编号 ４ ８２０ ０ ６０５和 ４８２ ６） ０７ １５ ；
江西 省 自然 基金 资助项 目 （ 编号 ２ ８ Ｚ ０５） 和江 西省教 育厅科 技项 目 （ 号 ２０ — ３）成 果 。 ￣ ＧＨ ３ 编 ０ ７２ ０ 作者 简介 ：张晶 （ ８一 １ ６ ）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 ｐ Ｈ 值降低（ ｐ ｎ值一般为 ２ ） Ｍ ４，Ａ Ｄ也使金属离子和一 些 非 金 属离 子 的 活性 增 强ｆ ＭＤ排 入外 界就 会 造 １ １ 。Ａ
成 环 境 和社 会 问 题 ，因为 废 水 的低 ｐ Ｈ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 Ａ ＭＤ产 生的实验
・
３ ４・
能 源研 究 与 管 理 ２ １（ ） ００ ３
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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