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不断增长的能源需求促进了核能的快速发展,而铀作为核反应堆主要原料之一,其需求逐渐增大。但铀矿开采和反应堆燃料的后处理等过程中产生的含铀废水对生态环境及人类都有潜在的危害,为了令环境和核工业健康发展,因此,寻找经济、高效的吸附材料对含铀废水进行有效富集、分离和回收已成为迫切需要解决的关键问题。而膨润土具有比表面积大、阳离子交换能力强等优点,在吸附方面具有潜在的应用价值。本文以高庙子产钙基膨润土(Ca-Bentonite)为基体,在人工钠化预处理的基础上,采用聚多巴胺(PDA)对钠基膨润土(Na-Bentonite)进行表面改性,制备出聚多巴胺改性膨润土(PDA-Bentonite);以4-氨基吡啶(4-AP)为有机改性剂制备出相应的有机改性膨润土4-氨基吡啶改性膨润土(4-AP-Bentonite);最后结合壳聚糖季铵盐(HACC)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)和膨润土各自的化学特性,合成以Na-Bentonite为基材的有机复合型吸附材料(DTAB-HACC/Bentonite)。主要研究了pH、温度、接触时间、U(Ⅵ)初始浓度、投加量对上述三种材料吸附U(Ⅵ)行为的影响,并使用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、傅里变换叶红外光谱(FT-IR)、能谱仪分析(EDS)等仪器对改性前后钠基膨润土进行表征,观察并探讨其形貌和结构的变化,分析三种材料吸附U(Ⅵ)的机理。研究结果表示:1.PDA-Bentonite对U(Ⅵ)的静态吸附实验结果得到吸附的最佳pH值是6,PDABentonite对U(Ⅵ)的去除率可达93.56%,反应在120 min左右达到平衡。Langmuir等温模型表明PDA-Bentonite吸附U(Ⅵ)是单层吸附,计算得出饱和吸附容量为161.29mg/g。通过热力学参数发现PDA-Bentonite对U(Ⅵ)的吸附是自发的吸热反应。动力学拟合结果显示吸附反应符合准二级动力学方程,主要受化学吸附作用。根据SEM、XRD和FT-IR的表征结果分析得出,PDA成功涂覆在了钠基膨润土表面,在钠基膨润土表面产生得-NH基团提升了对U(Ⅵ)的吸附能力。2.4-AP-Bentonite吸附U(Ⅵ)的最佳pH为6,吸附剂用量与吸附量成负相关,温度和U(Ⅵ)初始浓度的增加均有利于吸附反应的进行,反应在120 min左右达到平衡,最大吸附容量可达到136.43 mg/g。根据Langmuir等温模型计算出饱和吸附容量为149.47 mg/g,动力学拟合结果表明4-AP-Bentonite对U(Ⅵ)吸附符合准二级动力学方程,主要受化学吸附作用。通过热力学参数推断4-AP-Bentonite对U(Ⅵ)吸附为自发的吸热反应。根据XRD和FT-IR的表征结果分析得出,有机改性剂4-AP进入膨润土层间,层间距由1.512 nm增大至1.891 nm,钠基膨润土成功结合的有机官能团与U(Ⅵ)发生络合反应,提高了对U(Ⅵ)吸附的能力。3.通过XRD和FT-IR的表征结果分析得出,有机大分子DTAB-HACC进入膨润土层间,层间距增大至2.207 nm,DTAB-HACC/Bentonite对U(Ⅵ)吸附主要表现为有机官能团与U(Ⅵ)发生配位作用。采用静态吸附法确定DTAB-HACC/Bentonite对U(Ⅵ)吸附的最佳pH值是5,反应在90 min左右达到平衡。根据Langmuir等温模型计算出饱和吸附容量为74.46 mg/g,通过热力学参数发现DTAB-HACC/Bentonite吸附U(Ⅵ)是吸热过程且自发进行,吸附主要受化学吸附作用。4.三种改性膨润土、钠基膨润土和钙基膨润土的最大吸附量分别为146.05 mg/g、136.43 mg/g、69.93 mg/g、52.31 mg/g、22.67 mg/g。吸附效果顺序为:PDA-Bentonite?4-AP-Bentonite?DTAB-HACC/Bentonite?Na-Bentonite?Ca-Bentonite,钠基膨润土改性后对U(Ⅵ)的吸附能力提升明显。