以蛋殼為原料制備多種吸附材料及其鈾吸附性能研究.pdf

1、本論文以經(jīng)過(guò)焙燒預(yù)處理的蛋殼為主要原料或以蛋殼膜為輔助手段合成了鈦酸鈣、羥基磷灰石、磁性羥基磷灰石/水滑石復(fù)合材料和水滑石等一系列具有吸附性能的無(wú)機(jī)功能材料。研究了這些吸附材料在pH為2-10,用量為0.01-0.1g對(duì)水體中鈾的吸附性能,選取最佳的吸附條件進(jìn)行吸附熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究,考察了模擬海水對(duì)鈾吸附效果的影響。
　　以焙燒蛋殼和二氧化鈦為原料,利用水熱法制備了具有類正方體狀形貌,顆粒尺寸約為500nm的鈦酸鈣。采用XR

2、D和SEM對(duì)水熱溫度為120℃-180℃,水熱時(shí)間為1h-120h的產(chǎn)物進(jìn)行表征,結(jié)果顯示水熱溫度為180℃、時(shí)間為120h時(shí)所合成的鈦酸鈣結(jié)晶度最好,雜質(zhì)最少。鈦酸鈣對(duì)鈾的吸附熱力學(xué)符合langmuir方程,吸附是自發(fā)、吸熱的過(guò)程,吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)模型,飽和吸附容量為86.3mg/g。
　　以焙燒蛋殼為主要原料,采用超聲輔助法制備了納米針狀羥基磷灰石。使用XRD和TEM對(duì)所得產(chǎn)物進(jìn)行了表征,結(jié)果顯示所制備的羥基磷灰石具有

3、長(zhǎng)約100nm,寬約20nm的納米針狀形貌,結(jié)晶度較高且不含雜相。以DMF和雙氧水為溶劑,通過(guò)溶劑熱法制備了具有花狀形貌和棒狀形貌的羥基磷灰石。采用XRD和SEM對(duì)不同反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和雙氧水與DMF體積比的產(chǎn)物進(jìn)行了表征。結(jié)果顯示反應(yīng)溫度為120℃、反應(yīng)時(shí)間為24h、雙氧水和DMF的體積比為1∶4時(shí)所制備的羥基磷灰石具有由羽毛狀花瓣組裝而成的花狀形貌,當(dāng)溶劑中只有DMF時(shí)所得產(chǎn)物具有棒狀形貌。推測(cè)該花狀羥基磷灰石的形成經(jīng)過(guò)沉淀—溶解

4、—結(jié)晶—生長(zhǎng)等過(guò)程。在花狀羥基磷灰石的生長(zhǎng)過(guò)程中,雙氧水高溫分解釋放的氧氣有助于花狀形貌的形成,再升溫過(guò)程中DMF分解產(chǎn)生OH?使溶液pH值增加促使磷酸氫鈣形成,隨著溶液pH的進(jìn)一步增加磷酸氫鈣溶解,以鈣磷酸鹽的形式出現(xiàn)并向羥基磷灰石轉(zhuǎn)換。納米針狀羥基磷灰石對(duì)鈾的吸附熱力學(xué)符合langmuir方程,吸附是自發(fā)、吸熱的過(guò)程,吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)模型,飽和吸附容量為304mg/g。
　　以焙燒蛋殼為主要原料,采用超聲輔助法制備了C

5、a-Al和Ca-Fe水滑石。使用XRD對(duì)不同Ca/Al和Ca/Fe摩爾比的水滑石進(jìn)行了表征,結(jié)果顯示摩爾比為4:1的水滑石晶體結(jié)構(gòu)完整性好,結(jié)晶度高。通過(guò)原位升溫XRD和TG-DSC對(duì)Ca-Al和Ca-Fe水滑石的熱穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試,Ca-Al水滑石在400℃層板開(kāi)始塌陷,Ca-Fe水滑石在300℃層板開(kāi)始塌陷,說(shuō)明Ca-Al水滑石的熱穩(wěn)定性要優(yōu)于Ca-Fe水滑石。通過(guò)原位生長(zhǎng)法在磁性Ca-Al水滑石表面生長(zhǎng)羥基磷灰石獲得了磁性水滑石/羥

6、基磷灰石復(fù)合材料,并通過(guò)焙燒得到焙燒磁性水滑石/羥基磷灰石復(fù)合材料。通過(guò)XRD和TEM表征確定了磷鈣比為0.3時(shí)生長(zhǎng)的羥基磷灰石從水滑石層板脫落現(xiàn)象較少,羥基磷灰石在磁性水滑石表面生長(zhǎng)效果最佳。焙燒磁性水滑石/羥基磷灰石復(fù)合材料對(duì)鈾的吸附熱力學(xué)符合langmuir方程,吸附是自發(fā)、吸熱的過(guò)程,吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)模型,飽和吸附容量為261mg/g。
　　采用蛋膜輔助結(jié)晶法合成了花狀水滑石。采用XRD、SEM和TEM對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了

7、表征,結(jié)果顯示反應(yīng)溫度為40℃時(shí)所得產(chǎn)物形貌為花狀,尺寸約為1微米,該顆粒是由層厚度為5~10nm的納米片相互交錯(cuò)形成。通過(guò)氮?dú)馕矫摳酱_定花狀水滑石的比表面積為96.4m2/g?；钏瘜?duì)鈾的吸附熱力學(xué)符合langmuir方程,吸附是自發(fā)、吸熱的過(guò)程,吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)模型,飽和吸附容量為291mg/g。
　　通過(guò)水熱法以焙燒蛋殼為主要原料在鎂鋁合金表面構(gòu)筑了水滑石,采用XRD和SEM對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征,結(jié)果顯示所構(gòu)筑的水