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    纳米级活性炭去除铀

    来源:韩研活性炭网 作者:韩研活性炭网 2017-12-05

      纳米级活性炭去除铀,活性炭纳米级零价铁颗粒是通过吸附在活性炭上的柠檬酸铁三水合物的真空热处理合成的,已经过从天然和合成水中去除铀(U)的测试。对两种类型的活性炭纳米级零价铁进行了测试,一个在600℃下真空退火4小时,另一个在700℃下真空退火4小时,与通过使用硼氢化钠还原亚铁而合成的nZVI相比,其U去除行为。分批系统在28天的反应期内进行分析,在此期间定期分析液体和纳米颗粒固体以确定溶液和颗粒的化学演变。

      近年来,活性炭载入纳米铁作为废水处理的新工具被研究。相比ZVI在可渗透反应屏障常用(粒径> 0.1微米),具有显著更大的表面积与体积比,并且最终,显着提高对于污染物的吸附。它们的胶体尺寸也使得它们的展开具有灵活性,这是因为它们在多孔介质的概念性高流动性以及它们在几乎任何位置和深度的地面地下水系统中的注入潜力。迄今为止研究的材料包括粒状活性炭支持的零价铁,多壁碳纳米管支持的nZVI和石墨烯支持的nZVI,记录的含水污染物吸附/降解能力显着改善。

      活性炭材料的制造方法

      所需的化学品(活性炭,铁硫酸盐(硫酸亚铁·7H 2 O),柠檬酸铁三水合物的[2Fe(C 6 H ^ 5 ? 7)·H 2 O],硝酸(HNO 3),硼氢化钠(添加NaBH 4),钠本研究中使用的氢氧化物(NaOH),乙酸铀酰[UO 2(CH 3 COO)2 ·2H 2 O]和溶剂[乙醇,丙酮]]为分析级,所有溶液均使用纯化水(电阻率> 18.2MΩcm)。

      活性炭纳米粒子合成

      活性炭载nZVI是根据下述方法的改进合成的。将37.01g三水合柠檬酸铁[2Fe(C 6 H 5 O 7)·H 2 O]和5g活性炭在500mL 纯化水(25℃,电阻率18.2MΩcm)中合并并搅拌过夜使用90 RPM的DOS-10L。然后将得到的活性炭纳米颗粒浆液倾倒入10-mL离心小瓶中,并在V6500台式离心机中以6500RPM离心30秒。弃去上清液,将湿纳米颗粒粉末转移至真空干燥器中,以1×10 -3毫巴。然后将所得颗粒分离成两个单独的2-g批次,并分别在600和700℃的真空(<1×10 -3毫巴)下加热4小时,加热和冷却升温速率约为10℃分钟-1。

      图1、透射电子显微镜(TEM):真空退火前的活性炭纳米级零价铁(上图), 在600℃真空退火4小时(从顶部开始第二个)后;,活性炭真空退火后。

      活性炭纳米颗粒的初步表征

      退火温度在600和700℃的真空下形成的活性炭纳米材料,以便形成的Fe 0优先于它的氧化物。与活性炭材料相比,BET表面积分析记录了吸附在活性炭上的柠檬酸铁的较低表面积。这归因于柠檬酸铁吸附引起的活性炭孔隙率的降低。记录活性炭表面积的增加,这归因于在真空退火期间各个纳米颗粒的扩散结合。因此,对于测试的真空退火时间尺度,发现4小时的热处理时间以产生最佳表面积的材料。

      图2、溶液铀和铁浓度随着反应时间(0-672小时)的变化,含有当前工作中使用的不同活性炭的批量处理。

      水溶液中铀和铁浓度的变化使用ICP-MS分析期间间隔提取的含水样品记录了使用在600℃形成的活性炭(图6)处理的两批系统(矿水和仅含铀的溶液)中的有限的铀去除 。在700℃形成的活性炭表现出改善的铀去除,在反应时间168小时(1周)之后记录仅铀酰溶液的铀(aq)的几乎全部去除,并且最大去除67在反应时间502小时(3周)后记录矿井水的%。

      在700℃合成的活性炭记录的最大铀除去量低于硼氢化物还原的零价铁。这部分归因于Fe 0的质量百分比较低在前者材料中。另外,铀吸收的动力学记录为活性炭较慢,表明铀吸附表面位置的密度较低。尽管如此,在700℃下合成的活性炭记录了在实验的后期(> 7天)中较低的铀解吸。这种差别铀吸收行为的具体机制仍不清楚。

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