Po放射性廢水凈化及檢測模擬實驗研究.pdf

1、Po是乏燃料處理、鈾礦開采及鉛鉍冷卻反應堆核事故產(chǎn)生的放射性廢水中的重要核素之一，其同時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。本文采用化學性質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)的吸附行為及機理研究;在此基礎上，以氧化石墨烯為前驅體，以抗壞血酸、亞硫酸氫鈉及乙二胺為還原劑，構建納米銀/石墨烯水凝膠，并確定碲信號最強的乙二胺還原誘

2、導自組合納米銀/石墨烯水凝膠為基底材料，開展了表面增強拉曼散射技術對水中微量碲元素檢測的探索研究，主要研究結果如下:
　　通過開展鍍銅電流、吸附時間及共存碘離子濃度對載銀不銹鋼編織網(wǎng)吸附Te(Ⅳ)行為影響的研究，結果表明:鍍銅電流對載銀不銹鋼編織網(wǎng)吸附Te(Ⅳ)具有顯著的正向性影響，這是不銹鋼編織網(wǎng)表面銀負載量隨鍍銅電流增加而增大的結果;鍍銀時間0.5 h和鍍銀時間2.5 h的不銹鋼編織對Te(Ⅳ)的吸附隨吸附時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，而鍍銀時間1.5 h的不銹鋼編織網(wǎng)對Te(Ⅳ)的吸附率隨吸附時間增加以恒定速率上升，在吸附64 h時，吸附率達到63±0.1％，載銀不銹鋼表面銀膜表面積隨鍍銀時間延長而變化是產(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果。微觀結構與物相分析表明: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)反應生成Ag2Te是載銀不銹鋼編織網(wǎng)吸附Te(Ⅳ)的主要機制。
　　通過開展吸附時間、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，結果表明:氧化石墨烯表面吸附位點隨吸附時間增加而逐漸減少，這是導致Te(Ⅳ)吸附率隨吸附時間增加先上升后不變的主要原因;pH對氧化石墨烯表面官能團與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，吸附率達到最大;氧化石墨烯對Te(Ⅳ)的吸附率隨其濃度的增加先上升后不變，這是吸附位點和氧化石墨烯片團聚程度隨氧化石墨烯濃度增加而增大的結果。基于上述實驗，對氧化石墨烯吸附Te(Ⅳ)的動力學和等溫線進行了研究，結果顯示:氧化石墨烯吸附Te(Ⅳ)動力學數(shù)據(jù)符合偽二階動力學方程，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不均勻，對Te(Ⅳ)的吸附為非單層吸附，且隨著吸附的進行，吸附限速步驟由內擴散逐漸轉變?yōu)槟U散，據(jù)此可得氧化石墨烯吸附Te(Ⅳ)離子是一個包含多種作用的復雜過程。微觀結構及價態(tài)分析表明氧化石墨烯吸附Te(Ⅳ)并不會導致其化學價的改變，吸附機制涉及環(huán)氧基、羧基等含氧官能團和石墨烯苯環(huán)結構對碲離子的相互作用。
　　利用表面增強拉曼光譜，開展了水中微量Te(Ⅳ)檢測實驗研究。通過對抗壞血酸、亞硫酸氫鈉和乙二胺還原誘

7、導自組合納米銀/石墨烯水凝膠吸附Te(Ⅳ)后的拉曼信號進行對比，發(fā)現(xiàn)乙二胺還原誘導自組合納米銀/石墨烯在584.9 cm-1的Te-O峰和642.9 cm-1的Te=O=Te振動峰顯著增強，而抗壞血酸和亞硫酸氫鈉還原誘導自組合納米銀/石墨烯水凝膠基底對碲的拉曼信號并無明顯增強，確定乙二胺還原自組合納米銀/石墨烯水凝膠為基底材料，進一步開展水溶液pH值和Te(Ⅳ)濃度對基底材料吸附后拉曼信號影響的實驗研究，結果表明:pH=5.5和584.