Al(OH)3胶体和SiO2胶体的制备及其对铀的吸附机理研究

摘要

地浸采铀中，加入溶浸液后，溶浸液与矿岩发生反应，生成大量白色胶体状物，对矿层造成了严重阻塞，分析此白色胶体状物中含有 Al(OH)3与SiO2胶体成分。Al(OH)3与SiO2胶体具有吸附性，能对Zn、Cr、Pb、Cu、Cd等重金属进行吸附。在核工业中，含铀废水会对环境造成污染，可通过各种途径进入人体并对人体造成危害。本文研究了Al(OH)3与SiO2胶体的形成条件及对地浸采铀的影响，并利用最佳条件下制备的Al(OH)3与SiO2胶体对铀进行吸附处理。主要研究工作如下：
　　(1) Al(OH)3胶体的制备主要是向Al(NO3)3·9H2O溶液中滴加NH3·H2O。论文研究了pH值的改变对Al(OH)3胶体形成量的影响。结果表明，pH值在5-6时，最容易形成Al(OH)3胶体，在pH=7以前，NH3·H2O消耗量相差不大，当pH大于8后，NH3·H2O消耗量急剧上升。由于SiO2胶体的稳定区间为8-10，SiO2胶体是通过H2SO4(10％)控制Na2SiO3(8%)与NaCl(15%)的混合液制备所得。对制备所得的Al(OH)3与SiO2胶体进行激光粒度、SEM与EDS分析，结果显示，制备所得的Al(OH)3与SiO2胶体纯度是很高的，不含其它杂质成分，主体粒径都小于1000 nm。
　　(2)为了研究在地浸采铀中胶体对矿层的阻塞及对铀酰离子吸附迁移影响，采用硝酸铝与氨水为原料制备Al(OH)3，并用在pH=6条件下制备所得的Al(OH)3对铀进行吸附实验研究，考察了吸附的pH值、初始浓度及吸附时间等对Al(OH)3吸附铀的影响。对实验数据使用准一级、复合二级与Elovich动力学模型进行计算与分析，得出Elovich动力学方程更适合描述Al(OH)3对铀吸附，吸附主要是表面吸附；使用Freundlich与Langmuir等温吸附方程对实验数据进行拟合，结果表明 Langmuir模型更适合描述 Al(OH)3对铀酰离子的吸附；对吸附前、后的Al(OH)3进行SEM与激光粒度分析，结果显示Al(OH)3胶体粒径在吸附前后发生了变化。
　　(3) SiO2胶体对铀进行吸附实验研究探索了SiO2胶体对铀的吸附机理。SiO2胶体对铀的吸附实验结果表明，吸附时间，铀溶液的pH值，初始铀浓度对吸附产生重要影响。使用pseudo-first-order, pseudo-second-order与Elovich动力学方程对实验数据进行拟合，结果得出pseudo-second-order最适合用来描述铀在SiO2胶体上的吸附行为。使用Langmuir，Freundlich与Temkin热力学方程描述SiO2胶体对铀的吸附行为，结果表明Langmuir模型更适合描述SiO2对铀的吸附。对吸附前、后的SiO2胶体进行SEM与EDS分析，吸附前后的SiO2胶体发生了改变。

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第一章 绪论

1.1铀矿的开采和利用

1.2我国铀矿主要开采技术

1.3铀矿浸出过程中的阻滞与迁移问题

1.4含铀废水的来源、对环境的危害及特点[11-13]

1.5 含铀废水的处理现状

1.6 Al(OH)3胶体制备方法

1.7 SiO2胶体制备方法

1.8 胶体的纯化方法

1.9 课题的研究目的及意义

第二章Al(OH)3与SiO2胶体的制备

2.1 Al(OH)3胶体的制备

2.2 SiO2胶体的制备

2.3 本章小结

第三章 Al(OH)3对铀的吸附机理研究

3.1 实验试剂与仪器

3.2 实验方法

3.3 结果与分析

3.4 Al(OH)3胶体吸附铀前、后的粒度分布与SEM图

3.5 本章小结

第四章 SiO2对铀的吸附机理研究

4.1 引言

4.2 实验材料与方法

4.3 结果与分析

4.4 吸附前后的SEM 与 EDS对比

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

研究生期间成果

致谢