近年来核电事业快速发展,铀矿的开采和利用量也随之增加。铀矿的开采和加工过程以及核设施的退役、核泄露事故等不可避免的会给环境造成放射性污染。由于放射性污染对人类及环境的危害极大且难以治理,所以越来越受到人们的关注。2011年日本福岛核电站爆炸事故,更加唤起了全世界各国对放射性污染问题的极大关注。因此,寻找经济有效的治理方法对保护环境和人民的身体健康及促进经济的发展有重要意义。本文选取农业副产物葵花籽壳作为吸附剂,研究其对溶液中铀酰离子的吸附性能。通过静态实验分别研究了葵花籽壳改性、时间、温度、pH、铀酰离子初始质量浓度、葵花籽壳用量等因素对吸附效果的影响,同时模拟实际应用设计了柱实验,对其动态吸附行为进行研究,并分别用动力学方程、热力学方程、吸附等温线等模型对吸附数据进行了分析;最后通过比表面积分析、元素分析、扫描电镜、能谱分析、红外光谱分析等方法对改性前后和吸附铀后的葵花籽壳进行分析和表征,研究其吸附机理。静态实验结果表明:盐酸改性对葵花籽壳的吸附性能没有太大影响,氢氧化钠改性对铀酰离子的吸附性能降低,去除率比改性前下降21.49%;吸附反应的最佳pH为5-6;温度对葵花籽壳吸附铀影响很小,实验可在室温下进行;葵花籽壳吸附铀酰离子刚开始进行的很快,去除率在30 min时已经超过70%,随后趋于平缓并逐渐达到吸附平衡;葵花籽壳用量越大,去除率越高,吸附量越小;溶液中铀酰离子的初始质量浓度越大,去除率越低,吸附量越大;常温下,选取铀溶液初始质量浓度为50mg/L,调节溶液pH为5.0,葵花籽壳用量为1 g/L时,饱和吸附量可达29.21 mg/g。动态实验结果表明:溶液流速、吸附剂用量即吸附柱高度、铀酰离子初始质量浓度对动态吸附有很大影响。其它条件相同,增大流速,穿透点提前,穿透时间缩短,穿透体积减小,葵花籽壳对铀的平衡吸附量和去除率均减小;吸附剂用量增加,吸附柱高度增大,穿透点延后,穿透时间延长,穿透体积增大,葵花籽壳对铀的平衡吸附量减小,去除率增大;增大溶液的铀酰离子的初始质量浓度,穿透点提前,穿透时间缩短,穿透体积减小,葵花籽壳的平衡吸附量增大,去除率减小。当流速150 m L/h,吸附剂用量1.0 g,柱高3 cm,铀酰离子初始质量浓度50 mg/L,pH为5.0时,葵花籽壳对铀酰离子的动态平衡吸附量为41.53 mg/g。数据分析结果表明:葵花籽壳对溶液中铀酰离子的吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich吸附等温模型;焓变大于零,是吸热过程;熵变大于零,是熵驱动过程;自由能为负值,反应自发进行。表征分析结果表明:葵花籽壳、盐酸改性葵花籽壳、氢氧化钠改性葵花籽壳的比表面积分别为0.8323 m2/g、0.9256 m2/g和0.4417 m2/g,氢氧化钠改性葵花籽壳的比表面积最小;葵花籽壳表面粗糙多孔,孔结构分布连续而又均匀,孔道规则类似蜂窝状,孔洞还分布在葵花籽壳的内部并互相穿透,有利于吸附;盐酸改性对葵花籽壳的表面形态影响不大,氢氧化钠改性导致葵花籽壳表面变得平滑而紧密,表面积减小;葵花籽壳吸附铀后,因原来表面的孔隙被吸附的UO22+填充,表面整体看起来变得比较平整,孔隙度降低;葵花籽壳改性前后元素组成及含量均有一定程度的变化,但变化不是很大;能谱分析表明葵花籽壳对UO22+发生了吸附作用。对葵花籽壳进行改性在官能团方面并没有提高其吸附能力;葵花籽壳其对铀酰离子的吸附既有化学吸附又有物理吸附,并且两种吸附行为不是简单的叠加。