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廣東韓研活性炭科技股份有限公司
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閱讀：171發(fā)布時(shí)間：2021-11-29
納米級(jí)活性炭去除鈾，活性炭納米級(jí)零價(jià)鐵顆粒是通過(guò)吸附在活性炭上的檸檬酸鐵三水合物的真空熱處理合成的，已經(jīng)過(guò)從天然和合成水中去除鈾(U)的測(cè)試。對(duì)兩種類型的活性炭納米級(jí)零價(jià)鐵進(jìn)行了測(cè)試，一個(gè)在600℃下真空退火4小時(shí)，另一個(gè)在700℃下真空退火4小時(shí)，與通過(guò)使用還原亞鐵而合成的nZVI相比，其U去除行為。分批系統(tǒng)在28天的反應(yīng)期內(nèi)進(jìn)行分析，在此期間定期分析液體和納米顆粒固體以確定溶液和顆粒的化學(xué)演變。
近年來(lái)，活性炭載入納米鐵作為廢水處理的新工具被研究。相比ZVI在可滲透反應(yīng)屏障常用(粒徑> 0.1微米)，具有顯著更大的表面積與體積比，并且最終，顯著提高對(duì)于污染物的吸附。它們的膠體尺寸也使得它們的展開(kāi)具有靈活性，這是因?yàn)樗鼈冊(cè)诙嗫捉橘|(zhì)的概念性高流動(dòng)性以及它們?cè)趲缀跞魏挝恢煤蜕疃鹊牡孛娴叵滤到y(tǒng)中的注入潛力。迄今為止研究的材料包括粒狀活性炭支持的零價(jià)鐵，多壁碳納米管支持的nZVI和石墨烯支持的nZVI，記錄的含水污染物吸附/降解能力顯著改善。
活性炭材料的制造方法
所需的化學(xué)品(活性炭，鐵硫酸鹽(硫酸亞鐵·7H 2 O)，檸檬酸鐵三水合物的[2Fe(C 6 H ^ 5 ? 7)·H 2 O]，硝酸(HNO 3)，(添加NaBH 4)，鈉本研究中使用的氫氧化物(NaOH)，乙酸鈾酰[UO 2(CH 3 COO)2 ·2H 2 O]和溶劑[乙醇，丙酮]]為分析級(jí)，所有溶液均使用純化水(電阻率> 18.2MΩcm)。
活性炭納米粒子合成
活性炭載nZVI是根據(jù)下述方法的改進(jìn)合成的。將37.01g三水合檸檬酸鐵[2Fe(C 6 H 5 O 7)·H 2 O]和5g活性炭在500mL 純化水(25℃，電阻率18.2MΩcm)中合并并攪拌過(guò)夜使用90 RPM的DOS-10L。然后將得到的活性炭納米顆粒漿液傾倒入10-mL離心小瓶中，并在V6500臺(tái)式離心機(jī)中以6500RPM離心30秒。棄去上清液，將濕納米顆粒粉末轉(zhuǎn)移至真空干燥器中，以1×10 -3毫巴。然后將所得顆粒分離成兩個(gè)單獨(dú)的2-g批次，并分別在600和700℃的真空(<1×10 -3毫巴)下加熱4小時(shí)，加熱和冷卻升溫速率約為10℃分鐘-1。
圖1、透射電子顯微鏡(TEM)：真空退火前的活性炭納米級(jí)零價(jià)鐵(上圖)， 在600℃真空退火4小時(shí)(從頂部開(kāi)始第二個(gè))后;，活性炭真空退火后。
活性炭納米顆粒的初步表征
退火溫度在600和700℃的真空下形成的活性炭納米材料，以便形成的Fe 0優(yōu)先于它的氧化物。與活性炭材料相比，BET表面積分析記錄了吸附在活性炭上的檸檬酸鐵的較低表面積。這歸因于檸檬酸鐵吸附引起的活性炭孔隙率的降低。記錄活性炭表面積的增加，這歸因于在真空退火期間各個(gè)納米顆粒的擴(kuò)散結(jié)合。因此，對(duì)于測(cè)試的真空退火時(shí)間尺度，發(fā)現(xiàn)4小時(shí)的熱處理時(shí)間以產(chǎn)生表面積的材料。
圖2、溶液鈾和鐵濃度隨著反應(yīng)時(shí)間(0-672小時(shí))的變化，含有當(dāng)前工作中使用的不同活性炭的批量處理。
水溶液中鈾和鐵濃度的變化使用ICP-MS分析期間間隔提取的含水樣品記錄了使用在600℃形成的活性炭(圖6)處理的兩批系統(tǒng)(礦水和僅含鈾的溶液)中的有限的鈾去除 。在700℃形成的活性炭表現(xiàn)出改善的鈾去除，在反應(yīng)時(shí)間168小時(shí)(1周)之后記錄僅鈾酰溶液的鈾(aq)的幾乎全部去除，并且去除67在反應(yīng)時(shí)間502小時(shí)(3周)后記錄礦井水的%。
在700℃合成的活性炭記錄的鈾除去量低于硼氫化物還原的零價(jià)鐵。這部分歸因于Fe 0的質(zhì)量百分比較低在前者材料中。另外，鈾吸收的動(dòng)力學(xué)記錄為活性炭較慢，表明鈾吸附表面位置的密度較低。盡管如此，在700℃下合成的活性炭記錄了在實(shí)驗(yàn)的后期(> 7天)中較低的鈾解吸。這種差別鈾吸收行為的具體機(jī)制仍不清楚。
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