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    活性炭吸附海水中的铀

    来源:韩研活性炭网 作者:韩研活性炭网 2017-07-28

      本次的内容介绍了,电吸附技术开发并测试了活性炭吸附材料。通过将正电位从+ 0.2V变化到+ 0.8V(相对于Ag / AgCl),通过电吸附实验研究通过活性炭电极从海水中吸收铀??⒊龅幕钚蕴康缂挠宋搅看锏?.4 gU / kg吸附材料,与偕胺肟基吸附材料的性能相当。发现铀离子从海水中的电吸收最有利于+ 0.4V(相对于Ag / AgCl)。将本研究中的化学品和材料的成本与基于偕胺肟的方法进行比较,作为工程可行性检查的一部分。

      从海水中回收铀的想法于1960年提出的。对海水铀回收的研究主要集中在能够在其他离子存在下提取铀的高效吸附材料的开发。提出的各种吸附材料包括合成聚合物,无机材料,生物聚合物和活性炭材料。其中偕胺肟基吸附剂是目前最先进的材料,具有在海水中螯合铀酰离子的亲和力。然而,使用偕胺肟基吸附剂材料提取海水铀的成本与常规铀矿开采方法相比仍然很高。这主要是由于吸附剂性能差,生产成本高。最近,使用多孔炭材料(如活性炭和介孔炭)受到关注,主要是由于其吸附铀的效率高?;钚蕴坎牧贤ǔ>哂蟹浅4蟮哪诒砻婊?,孔体积大,孔径可调,易于制造。

    活性炭吸附海水中的铀

      在最近的研究中,使用活性炭材料与电吸附技术相结合,显示出对铀分离的高选择性。例如,活性炭纤维从50小时的累积吸附实验中捕获的铀被报道达到600g铀/ kg活性炭纤维。这显着大于在2 g铀/ kg吸附剂材料下偕胺肟基吸附材料的报告捕获效率。另外,据报道肟官能化的介孔碳材料在竞争离子存在下对铀离子具有很高的选择性。也报道了苯甲酰硫脲接枝活性炭的类似行为。

      本研究的目的是研究活性炭对海水中铀的电吸附分离的性能。电吸附是基于施加电压的电位诱导吸附技术,以迫使带电物质(离子)向相反电荷的电极移动。电吸附后的机理是基于双电层形成,形成一个增加抗衡离子积聚的区域,同时将电离离开电极。离子在电吸附中的选择性取决于电极的表面性质和离子的性质。离子的大小和电极的孔径都将有助于选择性过程。

      活性炭电极的制作

      在这项研究中,活性炭吸附剂材料是用活性炭粉制成的。通过将N,N-二甲基乙酰胺中的活性炭粉末与聚偏二氟乙烯混合来制备活性炭浆料溶液。PVDF聚合物含量为活性碳电极的50重量%。将碳浆料涂覆到不锈钢纱布,并在80℃的烘箱中干燥6小时以形成活性炭电极。将活性炭电极在80℃真空烘箱中进一步干燥2小时以除去留在电极微孔中的所有有机溶剂。为了避免在电吸附过程中不锈钢纱布的氧化,通过表面积和孔隙度分析仪评价活性炭电极的孔结构和比表面积。用于以p / p的相对压力获得的测量氮吸附/解吸数据的布鲁诺尔-埃米特-特勒(BET)方法 = 0.99。使用扫描电子显微镜观察活性炭电极的表面,以确定所制备的活性炭电极的物理结构。

    活性炭吸附铀

      分批模式电吸附实验

      使用具有三个电极的恒电位仪进行分批模式电吸附实验,如图1所示。实验中使用的工作电极是制作的活性炭电极。每批次模式实验使用约0.1g活性炭制作电极。Ag / AgCl用作参比电极,铂线用作对电极。使用加热套将电化学电池中的海水的温度控制在25℃。通过电吸附实验研究制备的活性炭电极的电吸收行为,其在+ 0.2V至+ 0.8V(相对于Ag / AgCl)的各种正偏压电位下进行。

      在本研究中开发的活性炭电极显示出对于预期应用具有良好的热稳定性和机械强度。使用制造的活性炭电极进行的电吸附实验表明在存在竞争离子的情况下铀吸附的良好性能。在+ 0.4V下测试300分钟后制备的活性炭电极的铀摄取量估计为3.4g U / kg吸附剂。该值尚未达到最大吸附剂容量。如果电吸附期延长,预计活性炭的铀摄取量将增加。估计铀提取的预期应用中的化学品和材料的费用。吸附剂使用周期显着影响成本:吸附剂使用周期的增加降低了化学品和材料的成本。虽然这项研究显示了使用活性炭电极从海水中提取铀的电吸附技术的初步前景,但在作出结论之前需要进一步的研究。必须研究使用周期对活性炭电极性能的影响。此外,必须开发从活性炭电极中吸附的铀的解吸技术。铀的解吸技术目前正在我们的实验室进行检验。所开发的活性炭电极的性能可能会在将来根据本次检查的结果而改变。更重要的是,需要估算与海水中电泳吸收运行(包括资本和运营)以及维护成本有关的成本,并将其与当前最先进的流程相比较,以确定拟议方法的可行性。

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