甘蔗秸秆对铀废水的吸附研究.doc

1、甘蔗秸秆对铀废水的吸附研究摘要：通过静态吸附实验，研究了吸附剂加入量、溶液pH、温度、吸附时间、铀初始浓度等对甘蔗吸附U的影响。实验采用浓度为20mg/L的铀标液，移取25ml标液于锥形瓶中，加入一定量的的甘蔗粉末，置于恒温水域摇床中,一定时间后过滤，采用三氯化钛还原/钒酸铵氧化滴定法测定溶液中剩余铀浓度。结果表明，改性前，最佳吸附效率为44.45%，最佳吸附量为1.2mg/g，经ZnCl2和NaOH改性后，甘蔗对铀的吸附效率都有显著提高，且二者相差不大，前者效果略差于后者。改性后吸附效率提高约50%。最佳吸附效率为86.6%，吸附量为2.67mg/g。吸附过程为吸热反应，升温有利于吸附的进行

2、。最终得出最佳吸附条件，在303k、pH=3、吸附时间90min左右时趋于吸附平衡，平衡吸附量为1.2mg/g,最佳吸附剂加入量和溶液体积之比为8g/L。关键词：甘蔗秸秆;改性;铀;吸附Adsorption study on the Sugarcane stalks of uranium waste water Abstract: By static adsorption experiments to study the impact of the adsorbent is added in an amount of solution pH, temperature, adsorption t

3、ime, the initial uranium concentration of cane adsorbed uranium. Experiments using 20mg / L standard solution of uranium, the extract solution 25ml in volume to 250 ml conical flask, adding a certain amount of sugar cane powders, placed on a shaker in a certain time, after the restore using titanium

4、 trichloride / ammonium vanadate the oxidation titration with sodium diphenylamine sulfonate indicator do. The results show that, prior to modification, the optimum adsorption efficiency was 44.45%, which the best adsorption amount of 1.2mg / g, by ZnCl2 and NaoH modified, sugar cane for uranium ads

5、orption efficiency has improved significantly, and a little away from the two , former effect slightly worse than the latter. The modified adsorption efficiency of approximately 50%. The optimum adsorption efficiency was 86.6%, and the adsorption amount of 2.67mg / g. The adsorption process is an en

6、dothermic reaction, the temperature was raised facilitates adsorption. Ultimately the optimum adsorption conditions, the temperature of 303K, pH = 3, the adsorption time is 80min tends adsorption equilibrium, the equilibrium adsorption amount of 1.2mg / g, the best adsorbent is added in an amount an

7、d the solution volume ratio for 8g / L.Key words: Sugarcane stalks; modification; uranium;adsorption目录1绪 论11.1国内外对生物处理含铀废水的研究21.1.1国外对生物处理含铀废水的研究31.1.2国内对生物处理含铀废水的研究31.2生物处理含铀废水的新方法41.2.1膜法41.2.2微生物法41.2.3植物修复法51.2.4可渗透反应墙治理技术52 实验仪器设备及实验试剂62.1实验仪器62.2实验试剂62.3实验图片介绍63实验方案的选定73.1准备阶段83.2实验初步探究83.2.1钒

8、酸铵的标定83.2.2吸附剂的制备83.2.3吸附实验探究94吸附实验过程A（改性前）94.1吸附剂用量对吸附U的影响94.1.1实验方案94.1.2实验数据记录结果9表1 吸附剂用量对吸附U的影响94.1.3实验结果分析104.1.4重复用量对吸附U的影响114.1.5确定最佳吸附剂量组124.2溶液pH对吸附U的影响134.2.1实验方案134.2.2实验数据记录结果134.2.3实验结果分析144.3吸附时间对吸附U的影响144.3.1实验方案144.3.2实验数据记录结果15表5 吸附时间对吸附U的影响154.3.3实验结果分析154.4温度对吸附U的影响164.4.1实验方案164.

9、4.2实验数据记录结果16表6 温度对吸附U的影响164.4.3实验结果分析175吸附实验过程B（改性后）175.1吸附剂加入量对吸附的影响185.1.2实验数据记录结果18表7 吸附剂加入量对吸附的影响185.1.3实验结果分析185.2吸附时间对吸附U的影响195.2.1实验方案195.2.2实验数据记录结果20表8 吸附时间对吸附U的影响205.2.3实验结果分析205.3溶液pH对吸附U的影响215.3.1实验方案215.3.2实验数据记录结果21表9 溶液pH对吸附U的影响215.3.3实验结果分析225.4初始浓度对吸附U的影响225.4.1实验方案225.4.2实验数据结果记录2

10、2表10 初始浓度对吸附U的影响235.4.3实验结果分析236实验结论24参考文献25 1.绪 论随着全球核能技术的发展，核燃料主要是铀的需求不断加大，产生的含铀放射性废水越来越多。据报道，现在全世界共有二十多个国家在从事铀矿的冶炼和加工，每年会产生大量的含铀尾矿，这些尾矿中的铀如不及时处理，经自然作用，会富集到水体中，含铀废水既具有放射性，又具有化学毒性，如果不处理含铀废水，将会对人体和生态系统造成巨大的毒害作用，因此，世界各国都十分重视含铀废水的处理，发展新的处理方法和技术。由于传统方法如离子交换法，膜分离法，混凝沉淀法，蒸发浓缩法等都存在大量的不足，不值得广泛推广。因此，一种很有潜力，

11、能克服传统方法诸多不足的新的方法生物吸附法，应运而生。生物吸附是污染物或有效性养分通过物理化学作用吸附到生物表面或生物膜表面的现象。现阶段，很多研究人员利用藻类，细菌，真菌等生物剂吸附含铀废水，都获得了一定的成果，目的是利用生物吸附剂来处理我国铀矿冶过程中产生的放射性废水，以达到铀矿山经济合理、环境友好、可持续发展。因此，能找到一种高效，廉价的吸附材料作为当今研究的重点。废弃的农作物具有比表面积大、不溶于水、多孔、经改性后可重复利用，且不会污染环境的特点越来越受到研究者的重视。我国是世界第三大产甘蔗国，甘蔗用于榨糖后剩下大量的甘蔗渣，甘蔗渣是一笔富含巨大价值的资源，但是长期以来确没有得到很好地

12、利用，只是被作为燃料或者废弃物丢弃，造成巨大的损失和浪费。据报道，国外现在已开发出以甘蔗渣为原料的一个独立产业，包括甘蔗渣生产燃料酒精、制成饲料、造纸、制造高密度复合材料，预计未来还可以用于无土基质和有机肥料、发电等行业，具有广阔的发展前景。但甘蔗秸秆用于吸附材料很少报道，本实验特此来探究其吸附效果。甘蔗秸秆中具有很多活性基团如羟基、羧基、氨基、酰胺基等，这些基团能与铀酰离子螯合，生成配合物，因此能够降低溶液中的铀浓度。但原甘蔗秸秆对铀的吸附效率和吸附量都不高，为了提高其吸附效率，要对其进行改性，以达到高的吸附效率和吸附量。本实验目的是为了验证甘蔗秸秆能否作为吸附剂，本身对铀的吸附效率和吸附量

13、，通过改性实验对比前后的吸附效果，从而得到最佳的吸附条件，为以后的研究提供一些指导。1.1国内外对生物处理含铀废水的研究1.1.1国外对生物处理含铀废水的研究早在1972 年, CHIU就发现真菌细胞对铀有富集能力。80年代初, Tsezos和Volesky利用生物材料富集铀,获得了美国和加拿大的专利。美国橡树岭国家实验室的G1W1St randbeg等用细菌和真菌生物量系统地处理核电站废水,几小时内可提取出90%的铀,在工业上可重复使用。德国Wismut公司采用人工湿地的处理系统的中间实验结果表明: 采用该法处理矿坑含铀废水的运行费用仅为2 马克/ m3 , 远低于常规水处理方法, 铀的去除

14、效果可以达到50%。国外研究含铀废水起步较早，所获得的成果也比较丰富，这也给国内对含铀废水的研究指明了一些方向。1.1.2国内对生物处理含铀废水的研究我国对生物吸附铀的研究起步于80年代，谭红等研究了UY-1酵母细胞能够对溶液中的铀快速富集,铀的最大富集量可达1315mg/g。张小枝等研究了用蓝细菌、满江红、鱼腥藻为吸附材料,对浓度小于515mg/L的铀快速吸附。冯易君等用FT菌装柱成型后铀的富集率可达99%。刘文娟等研究了酵母菌对铀的吸附，其中主要考虑了溶液PH、吸附时间、溶液初始浓度、细菌浓度对吸附的影响。柏云等研究了生物吸附铀中各种因素对吸附的影响，总结了其吸附机理、吸附材料的固定化和改

15、性，吸附的模型等。除此之外，还研究了粘土、岩石、胶体等对铀的吸附，结果表明生物吸附铀是一种很有前途的方法，具有很大的优势，所以应该大力发展。1.2生物处理含铀废水的新方法1.2.1膜法膜分离技术是一项新兴的分离技术,它具有能耗低、设备简单、操作方便、物料无相变和适应性强等特点,是20世纪末到21世纪初最有发展前途的高技术之一。膜技术应用于水处理的优点:1)能处理各种料液,处理质量高;2)过程可自动化操作;3)可再利用渗透液。膜技术应用于水处理的缺点:1)膜的相容性与孔的大小、水的pH 值及温度等很多因素有关; 2)投资费用较高;3)在某些情况下易结垢,使得在一些特殊应用中膜的寿命较短。1.2.2微生物法微生物治理低放射性废水是上世纪60年代以来开始研究的新工艺, 用这种方法去除放射性废水中的铀国内外均有一定研究,但目前多处于实验研究阶段,鲜有大规模工业化应用。微生物法富集铀主要是基于间接的非代谢性生物吸附作用,代谢性富集作用是次要的。由于微生物法治理低浓度含铀废水具有效率高、成本低、耗能少、无二次污染物等优点,吸引了众多学者进行了大量研究,并取得了很多可喜的研