ZIF-8负载柠檬酸包覆纳米零价铁复合物的制备及其对U(VI)的吸附性能研究

摘要

合成了一种ZIF-8负载柠檬酸包覆的纳米零价铁复合物(nZVI@CA/ZIF-8),并研究了其对U(VI)的吸附性能和机理.研究表明:nZVI@CA/ZIF-8对U(VI)的吸附量随着初始pH、U(VI)初始浓度和温度的升高而增大,在较高钠离子浓度(0.5 mol?L-1)条件下依然保持较好的吸附U(VI)性能.在铀初始浓度为50.00 mg?L-1、pH为4.0、反应温度为25°C的条件下,复合物对U(VI)的平衡吸附量约达到(110.0±5.0)mg?g-1.该吸附过程表现为自发吸热的单层表面化学吸附,可用准二级动力学和Langmuir等温模型加以描述.比表面积(Brunauer-Emmett-Teller,BET)测试结果表明:nZVI@CA/ZIF-8具有多孔结构和较大比表面积(1271 m2?g-1).X射线衍射(X-ray Diffraction Spectra,XRD)、扫描电镜和能谱仪(Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive Spectroscopy,SEM/EDS)证实了nZVI@CA/ZIF-8兼具ZIF-8和nZVI的晶体结构及显微形貌.X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)和红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectra,FTIR)分析结果表明:U(VI)能被nZVI颗粒还原为U(IV),并以UO2形式赋存于复合物表面,nZVI@CA/ZIF-8亦可通过形成Zn-O-U配位键络合水溶液中的U(VI).