Eu(III)和磷酸根在氧化鋁-水界面的共吸附行為和機理的研究

《Eu（III）和磷酸根在氧化鋁-水界面的共吸附行為和機理的研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由任雪梅擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：Eu(III)和磷酸根在氧化鋁-水界面的共吸附行為和機理的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：任雪梅
• 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院

項目摘要

了解Eu(III)和磷酸根在氧化物-水界面的共吸附行為和機理有助於評估它們在環境中遷移轉化。本研究擬採用靜態實驗法研究Eu(III)和磷酸根在氧化鋁表面的共吸附行為，探討pH值、Eu(III)和磷酸根濃度比、加入次序和接觸時間等因素對Eu(III)和磷酸根共吸附行為的影響。同時利用EXAFS光譜技術和DFT計算，分析磷酸根存在條件下Eu(III)在氧化鋁表面上的微觀吸附形態和幾何結構，闡明Eu(III)和磷酸根在氧化鋁表面的共吸附機理。然後將得到的可靠的（通過EXAFS分析和DFT計算得到的）表面吸附形態代入SCMs對巨觀吸附數據進行模擬，這可以將巨觀共吸附現象與分子水平的共吸附機理聯繫起來。EXAFS、DFT和SCMs三種技術相輔相成,最終得到的結果將更加可靠。項目的研究結果對可靠地預測Eu(III)和磷酸根在複雜自然體系中的遷移具有重要的科學意義。

結題摘要

被放射性核素/重金屬離子污染的區域，也很可能同時存在磷酸根污染，然而關於放射性核素/重金屬離子和磷酸根的共吸附研究並不多。本項目採用傳統靜態批實驗、常規光譜表征和先進X射線吸收精細結構光譜技術相結合的研究方法，深入探討了放射性核素/重金屬離子和磷酸根在氧化物-水界面的共吸附行為和微觀機理。首先利用靜態批實驗方法進行了Eu(III)和磷酸根在氧化鋁-水界面的共吸附熱力學和動力學研究，獲得了共吸附過程的標準熱力學參數(∆H0、∆S0和∆G0)、活化的熱力學參數(∆H#、∆S#和∆G#)和活化能(EA)，揭示了Eu(III)和磷酸根在氧化鋁-水界面的吸附動力學和熱力學規律。隨後，採用靜態批實驗和X-射線吸收精細結構光譜技術相結合的方法研究了Zn(II)和磷酸根在氧化鋁上的共吸附機理，從巨觀和微觀水平上深入剖析了pH值以及Zn(II)和磷酸根濃度比對共吸附機理影響規律。最後，項目還考察了新型高性能吸附材料氧化石墨烯同時去除Eu(III)和磷酸根的潛力。項目研究成果能夠為評估放射性核素/重金屬離子在富營養化水環境體系中的物理化學行為和環境生態效應提供科學的理論基礎和數據支持，同時也能夠為發展治理修復多污染物共存水體的新方法和新工藝提供重要的理論指導。 在項目的支持下，在Environ. Sci. Technol.、J. Hazard. Mater.、RSC Adv.、J. Radioanal. Nucl. Chem.和J. Mol. Liq.等國際SCI期刊上發表了8篇學術論文，研究結果受到國內外同行的廣泛關注。2名博士生和2名碩士生參與項目執行過程，新增1名由安徽大學和中科院電漿所聯和培養的碩士生，該生獲得了安徽大學學業獎學金、國元企業獎學金和安徽大學研究生創新項目。