鐵基磁性材料的制備及其鈾吸附性能研究.pdf

1、隨著社會(huì)工業(yè)化的發(fā)展，人類對(duì)能源的需求在不斷增長，能源短缺問題已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。由于傳統(tǒng)的能源燃料日益減少，致使發(fā)展核能成為世界各國的主要選擇。核能發(fā)展過程中，鈾資源的短缺和對(duì)環(huán)境的污染成為了制約其發(fā)展的主要問題。在鈾礦石的開采和冶煉加工過程及核燃料燃燒后產(chǎn)生的大量的含鈾廢液，對(duì)溶液中鈾的提取和回收技術(shù)的研究對(duì)我國核電事業(yè)的發(fā)展、鈾資源的充分利用及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域都具有十分重要的意義。
　　本論文制備多種鐵基磁性吸附材料，并研究

2、這些吸附材料在不同實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)水體中鈾的吸附性能，并探討相關(guān)吸附機(jī)理。
　　采用溶劑熱法制備空心CoFe2O4微球磁性吸附材料。通過震動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)（VSM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）等方法對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行表征，結(jié)果顯示空心CoFe2O4微球粒徑尺寸約為0.5μm，飽和磁化強(qiáng)度為20.9emu/g，對(duì)外加磁場有較好的磁響應(yīng)能力。經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在反應(yīng)溫度180℃、時(shí)間4h時(shí)所合成的空心CoFe2O4微球的結(jié)晶度和

3、形貌最佳。經(jīng)吸附性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)溶液pH=6.0時(shí)，対水體中鈾吸附效果最好，去除率可達(dá)到96.01％。經(jīng)動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)研究表明，空心CoFe2O4微球?qū)︹櫟奈竭^程符合Langmuir等溫吸附模型和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。
　　以雞蛋蛋清為絡(luò)合劑利用溶膠-凝膠法制備具有大孔結(jié)構(gòu)的鐵酸鈷樣品。通過分析測試方法對(duì)產(chǎn)物表征。結(jié)果顯示在反應(yīng)溫度為500℃、反應(yīng)時(shí)間4h時(shí)所合成的大孔結(jié)構(gòu)CoFe2O4結(jié)晶度最好，形貌最佳。飽和磁化強(qiáng)度為2.7

4、8emu/g，對(duì)外加磁場有較好的磁響應(yīng)能力。當(dāng)pH值等于5.0時(shí)，吸附效果最好，其最大吸附容量為97.17mg/g，在120min達(dá)到吸附平衡。具有大孔結(jié)構(gòu)的CoFe2O4樣品對(duì)鈾的吸附過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和Langmuir等溫吸附模型。經(jīng)熱力學(xué)研究表明該吸附過程是一個(gè)自發(fā)、吸熱過程。
　　通過共沉淀法合成四氧化三鐵復(fù)合的甘蔗渣吸附材料。通過TEM表征發(fā)現(xiàn)在MCB表面復(fù)合的Fe3O4磁性納米粒子具有球形形貌，平均粒徑約為20n

5、m。經(jīng)VSM測試MCB飽和磁化強(qiáng)度為36.4emu/g，具有順磁性。當(dāng)pH值等于5.0時(shí)，吸附效果最好，去除率可達(dá)98％。動(dòng)力學(xué)研究表明具有磁性性能的甘蔗渣對(duì)鈾的吸附過程在60min處達(dá)到平衡，并且該吸附過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和Langmuir等溫吸附模型。
　　采用EDTA對(duì)磁性甘蔗渣（MSCB）進(jìn)行表面改性，得到產(chǎn)物EDTA-MSCB。通過FI-IR、VSM、SEM、TEM等分析測試方法對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行表征，結(jié)果表明所制備的EDT