《碳材料及其改性材料去除水中放射性核素研究》是依託清華大學，由徐樂瑾擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：碳材料及其改性材料去除水中放射性核素研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：徐樂瑾
- 項目類別：專項基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
碳材料具有比表面積大、吸附能力強、抗輻射性能好、耐高溫、耐酸鹼等優點，近年來在放射性核素去除領域得到了廣泛關注。將磁性納米顆粒負載在碳材料表面，綜合利用了磁性納米顆粒獨特的反應活性和磁性以及碳材料優越的吸附性能朽符采殼，可得到去除性能良好且易於分離回收的改性碳材料。本項目擬製備活性炭、碳納米管和石墨烯三種碳材料，並對其進行改性，包括氧化純化和負載納米Fe0或Fe3O4；考察改性碳材料對放射性核素鈾、銫、鍶和鈷的去除行為及吸附動力學/熱力學過程；研究碳材料對共存離子和多組分競爭體系的吸附去除過程；並綜合利用多種儀器巴局循分析技術（如XRD、SEM-EDX、Zeta電位、PPMS、XPS、EXAFS、FTIR等），在分子/原子等微觀尺度上，多角度、多層次深入探索放射性核素在碳材料上的吸附過程以及固-液界面反應戒促遙機制，為新型吸附劑的開發與套用提供有效的理論指導，也為放射性廢水的妥善處理提供重要的科學依據。
結題摘要
本項目通過硼氫化鉀還原氧化石墨烯（GO）和亞鐵離子製備了納米零價鐵/石墨烯複合物（Fe0/GO），並將其用於吸附去除模擬核素Co(II)。綜合利用X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）、高分辨透射電鏡（HRTEM）、比表面積分析、凶束囑她zeta電位檢測、磁滯回線等方法對Fe0/GO複合物進行了表征。研究了平衡時間、溶液pH值、材料用量、離子強度和反應溫度對Fe0/GO吸附Co2+的影響，分析了吸辯牛頌附動力學和戒臭項吸附熱訂晚力學。根據Langmuir等溫式，Fe0/GO複合物對Co(II)的吸附容量在10℃、20℃和30℃條件下分別為68.96、103.09和131.58 mg g-1。通過對吸附前後Fe0/GO複合物的紅外光譜（FTIR）、X射線光電子能譜（XPS）和X射線吸收精細結構（EXAFS）分析，Co(II)在Fe0/GO複合物上的吸附主要是由於Co取代納米Fe0上的Fe形成CoFe2O4以及Co2+和石墨烯表面羥基等官能團進行離子交換。本項目製備的Fe0/GO複合物去除Co(II)性能良好，並且具有磁性易於分離回收，在處理含放射性廢水的實際套用中具有較大的前景。
