绑定机构
扫描成功 请在APP上操作
打开万方数据APP,点击右上角"扫一扫",扫描二维码即可将您登录的个人账号与机构账号绑定,绑定后您可在APP上享有机构权限,如需更换机构账号,可到个人中心解绑。
欢迎的朋友
万方知识发现服务平台
获取范围
  • 1 / 13
  (已选择0条) 清除 结果分析
找到 250 条结果
[硕士论文] 张亚慧
化学 西南科技大学 2017(学位年度)
摘要:铀矿加工过程中产生含有铀、锶、氟废水会对水生生物以及人体造成严重危害,废水中铀、锶、氟的去除方法和材料的研究具有重要意义。与其他去除方法相比,吸附法由于其工艺简单、费用低等优点受到广泛的关注。但目前已被报道的吸附剂存在较多缺点,如较低吸附量和回收处理困难等。因此,开发一种环境友好、去除效率高的吸附剂是亟待解决的问题。本课题在核能开发专项的资助下,采用同轴电喷技术构建了海藻酸盐核壳微球吸附剂,研究其对铀、锶、氟离子的吸附以及吸附机理,主要内容如下:
  1、以环境友好的海藻酸钠和凹凸棒粘土为材料,以无水氯化钙为交联剂,采用同轴电喷技术,构建一种海藻酸钙/凹凸棒粘土核壳微球吸附剂,对其铀吸附性能进行了系统的研究。结果表明,在pH为3、反应温度为328.15K、U(VI)初始浓度为340mg/L时,海藻酸钙/凹凸棒粘土核壳微球对U(VI)的饱和吸附容量为:199.345mg/L。吸附过程符合线性Langmuir等温吸附模型及准二级动力学模型,且对铀的吸附过程是一个吸热、自发的过程。海藻酸钙/凹凸棒粘土核壳微球吸附材料循环利用4次后对铀的吸附量仍能达到16.682mg/g。海藻酸钙/凹凸棒粘土核壳微球吸附剂对铀的吸附机理为离子交换和静电吸引。
  2、以海藻酸钠和沸石为主要原料,合成一种海藻酸钙/沸石核壳微球吸附剂,系统探究了其对锶离子的吸附性能。结果表明,pH为4、反应温度为328.15K、锶离子初始浓度为140mg/L时,海藻酸钙/沸石核壳微球对锶的饱和吸附容量为:83.310mg/g。海藻酸钙/沸石核壳微球对锶的吸附符合Freundlich吸附等温模型及准二级动力学模型且吸附过程是一个吸热、自发、熵增的过程。研究了不同锶离子浓度、填料高度、流速对海藻酸钙/沸石核壳微球动态吸附锶离子的影响。结果表明,随着填料高度的增加,穿透时间和耗竭时间都将向后延迟,随着流速和初始锶离子浓度的增加,穿透时间和耗竭时间都将缩短。海藻酸钙/沸石核壳微球吸附剂经过三次再生后,对锶离子的去除率可达到62.671%。海藻酸钙/沸石核壳微球吸附剂对锶的吸附机理为离子交换。
  3、运用同轴电喷的方法构建出一种海藻酸镧/Fe3O4磁性核壳微球吸附剂,系统研究了其对氟离子的静态吸附效果。结果表明,当pH为4、温度为298.15K、初始氟离子浓度为150mg/L、吸附时间为900min时,海藻酸镧/Fe3O4磁性核壳微球对氟离子的吸附量最大为66.284mg/g;共存离子为:Sr2+、UO22+、SO42-、Cl-、HCO3-、PO43-浓度在0-20mg/L时对吸附剂吸附氟离子几乎没有影响。海藻酸镧/Fe3O4磁性核壳微球对氟离子的吸附符合Freundlich吸附等温模型及准二级动力学模型且对氟离子的吸附过程是一个放热、自发、熵增的过程。海藻酸镧/Fe3O4磁性核壳微球对氟离子的动态吸附结果表明:随着填料高度的增加,穿透时间和耗竭时间都将向后延迟,随着流速和初始锶离子浓度的增加,穿透时间和耗竭时间都将缩短。海藻酸镧/Fe3O4磁性核壳微球吸附剂重复利用三次后,对氟离子的吸附量仍可达到17.592mg/g。海藻酸镧/Fe3O4磁性核壳微球对氟离子的吸附主要通过静电吸引和软硬酸碱作用。
[硕士论文] 付晓杰
材料科学与工程 西南科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着核能的不断发展和应用,产生的放射性废水也越来越多,由于该废水对环境和生物的危害极大,近年以来,放射性废水的处理受到了很多领域专家学者的关注和研究。
  放射性废水的处理主要有化学沉淀法、蒸发浓缩法、膜分离法、离子交换法和吸附法等。其中,吸附法以其操作简单、成本低廉、吸附效率高和固体废弃物易于固化处理等优点成为研究热点。目前常见的吸附材料主要有沸石类矿物材料、活性炭类材料、化学合成的磷钼酸盐类和亚铁氰化物材料以及壳聚糖类的高分子材料,但这些材料大多存在稳定性差、制备工艺复杂和固体废弃物不易固化等缺陷,并且多数为粉体,容易团聚、脱水困难以及不能用于吸附床连续处理放射性废水。基于此,本文以磷酸镁水泥为基体,采用不同发泡工艺制备了气孔连通、孔径均匀、强度较高的磷酸镁水泥基多孔材料(MPCPM),系统研究了发泡剂种类、泡沫掺量、引气剂掺量和水固比等因素对MPCPM气孔结构、孔径分布和力学性能的影响。并以含Cs+、Sr2+的模拟放射性废水为研究对象,探讨了MPCPM对Cs+、Sr2+的吸附性能,并通过动力学模型和热力学模型拟合分析了吸附机理;为进一步提高吸附性能,采用斜发沸石进行改性,并探讨了改性后的多孔材料(MPCPM-Z)对Cs+、Sr2+的吸附性能。
  研究结果表明,在物理发泡工艺下制备的MPCPM平均孔径为200~400μm、孔隙率为55%~75%、干密度为1000~600kg/m3、抗压强度为10~1MPa;其中,采用动物蛋白发泡剂(FA)制备的MPCPM强度最高、气孔形貌最完整,但所有样品均为封闭气孔结构;而由自制发泡剂(FB、FC)所制备的样品均为连通气孔结构,具有透水性能。在以金属锌粉为引气剂的化学发泡工艺下,制备的MPCPM孔隙率为55%~65%、干密度为1000~780kg/m3、抗压强度是几种工艺下最高为14~6MPa、平均孔径也是几种工艺中最大为500~900μm但所有样品均为封闭气孔结构。在物理化学联合发泡工艺下,以自制发泡剂FC、引气剂Zn粉制备的MPCPM孔隙率为55%~74%、干密度为800~600kg/m3、平均孔径为150~280μm、抗压强度为4.5~2MPa,所有样品都是连通气孔结构,并且可通过相关参数调控孔径大小。
  通过吸附实验研究,筛选对Cs+、Sr2+吸附性能最佳的MPCPM的平均孔径为160μm、孔隙率为69%、干密度为700kg/m3、抗压强度为3MPa,其制备工艺为物理化学联合发泡,其制备参数为M/P为1、发泡剂、引气剂掺量分别为1.5%、1.0%,水固比为0.16。
  当MPCPM用量为0.1g/100mL时,对Cs+、Sr2+吸附达到平衡均需要96h,最大饱和吸附容量分别为18.5mg/g、402mg/g,去除率最大分别为32%、96%,吸附过程的动力学模型拟合均符合准二级动力学模型,热力学模型拟合分别符合Freundlich模型、Langmuir模型;表明MPCPM对Cs+的吸附过程是表面不均匀的多层化学吸附且是优惠吸附,对Sr2+的吸附过程是表面均匀的单层化学吸附。此外,酸性环境和K+、Na+的存在都会严重影响Cs+、Sr2+的吸附性能。针对Cs+吸附性能不好的问题,对MPCPM进行了沸石改性,改性后的多孔材料MPCPM-Z对Cs+吸附性能有显著提升,在相同条件下,MPCPM-Z对Cs+的饱和吸附容量达到28mg/g、去除率达到75%,其吸附动力学与吸附热力学模型与改性之前相同。而MPCPM-Z对Sr2+的吸附效率却有一定的降低,相同条件下去除率只有92%,并且吸附热力学模型符合Freundlich模型,也即改性后MPCPM-Z对Sr2+的吸附过程变成表面非均匀的多层化学吸附。改性后MPCPM-Z仍然对酸性环境和K+、Na+、Ca2+、Mg2+的存在很敏感,在这些环境下,其吸附效率将会大幅降低。
  综上所述,通过物理化学联合发泡工艺制备的磷酸镁水泥基多孔材料对Cs+、Sr2+均具有较强的吸附作用,尤其是对Sr2+,去除率可高达96%以上;同时通过改性,Cs+去除率也可达75%以上。因此,该技术在放射性废水处理领域具有较为广阔的应用前景。
[硕士论文] 吴丽萍
化学 西南科技大学 2017(学位年度)
摘要:在核燃料铀纯化转化过程中将产生大量含铀、氟废水,废水的排放会造成水体环境中氟、铀污染,对人和动植物产生危害,因此,废水中的铀、氟离子的去除是十分必要的。吸附法,由于其具有对低浓度放射性废水效果好,灵活性高,吸附剂可再生,且吸附剂价格低等优势,而备受关注。但现有吸附剂只对氟离子,铀离子中的一种具有吸附功能,而不能同时去除此两种离子。因此,研发具有高效低成本特点的新型双功能吸附剂成为关键。本研究制备了两种吸附剂,羧甲基魔芋葡甘聚糖负载镧铝(CMKGM-La-Al)球形吸附剂,以及海藻酸钠/羧甲基纤维素负载钙铝(SA/CMC-Ca-Al)球形吸附剂。并系统的研究了吸附剂对铀、氟离子的吸附特性,吸附机理,再生特性,后处理技术等。具体内容如下:
  1、采用溶胶-凝胶法,利用电喷装置,制备出CMKGM-La-Al微球吸附剂。对不同La/Al质量比及不同质量浓度的CMKGM对微球凝胶强度的影响进行了研究,并探讨了CMKGM-La-Al吸附剂对铀酰根离子、氟离子的吸附特性。得出制备微球凝胶强度较大的CMKGM-La-Al微球吸附剂的最佳条件:La/Al质量比为2:1,CMKGM的质量浓度为4%。吸附优化条件为: pH5.0,浓度40mg L-1,反应时间15h时,CMKGM-La-Al微球吸附剂对铀酰根离子的吸附量最大为45.45mg g-1;pH2.0,温度25℃,浓度40mg L-1,反应时间4h时,CMKGM-La-Al微球吸附剂对氟离子的吸附量最大为20.37mg g-1。研究了CMKGM-La-Al微球对铀酰根离子、氟离子的等温吸附模型,动力学模型及热力学模型,结果表明:吸附均符合Langmiur等温模型和准二级动力学模型,CMKGM-La-Al微球对铀酰根离子、氟离子的吸附过程均为自发的。溶液中存在的如HCO3-,NO3-,SiO32-,Cl-等不同阴离子,对CMKGM-La-Al吸附剂除氟除铀效果的影响并不显著。吸附铀后的CMKGM-La-Al吸附剂再生5次后,再生率在80%以上;吸附氟后的吸附剂,经4次再生后,再生率在72%以上。焚烧后的烧失率均在90%以上。对吸附剂进行了SEM,FT-IR,EDX,pHpzc及XPS等表征,推测CMKGM-La-Al微球对氟离子和铀离子的吸附机理,CMKGM-La-Al微球吸附剂可以高效去除溶液中的氟离子和铀离子,是一种具有应用前景的吸附剂。
  2、采用溶胶共混、溶胶-凝胶法,利用电喷装置,制备了SA/CMC-Ca-Al复合微球吸附剂。研究了SA/CMC质量比、钙离子(Ca2+)及铝离子(Al3+)质量浓度对SA/CMC-Ca-Al微球凝胶强度的影响,在SA/CMC质量比为9:1,且溶液浓度为2.5wt%,Ca2+浓度为3wt%,Al3+浓度为7.5wt%的条件下,制备出凝胶强度最大的微球吸附剂。探讨了SA/CMC-Ca-Al微球吸附剂对铀、氟离子的吸附特性,优化条件为:pH4.0,温度25℃,浓度100mg L-1,吸附时间15h,SA/CMC-Ca-Al对铀酰根离子的最大吸附量为101.76mg g-1;pH2.0,温度25℃,浓度100mg L-1,吸附时间4h,SA/CMC-Ca-Al对氟离子的最大吸附量为35.98mg g-1。研究了SA/CMC-Ca-Al微球吸附剂对铀、氟离子的等温模型,动力学模型和热力学模型,结果表明:SA/CMC-Ca-Al吸附剂对铀离子,氟离子的吸附均符合Langmiur等温模型;对铀离子符合准一级动力学模型,对氟离子符合准二级动力学模型。溶液中存在的如Zn2+,Mg2+,Co2+,Pb2+,Ni2+,HCO3-,NO3-,SiO32-,SO42-,Cl-等不同阴阳离子对SA/CMC-Ca-Al吸附剂除氟铀效果的影响并不显著。吸附氟,铀后的SA/CMC-Ca-Al吸附剂经5次再生后,再生率分别在75%和98%以上。焚烧后吸附剂的烧失率均在89%以上。对吸附剂进行了SEM、FT-IR、EDX和XPS表征,研究SA/CMC的改性和SA/CMC-Ca-Al吸附机理。SA/CMC-Ca-Al是一种很有前景的吸附剂。
  3、研究了在不同柱高、初始离子浓度、填料高度时SA/CMC-Ca-Al吸附剂的柱动态吸附实验。柱动态吸附研究结果表明:SA/CMC-Ca-Al柱的穿透时间和耗竭时间随填料高度的增加而延长,随流速和初始浓度的增加而提前;吸附量随流速和初始浓度的增加而增加,随填料高度的增加而减小。
[硕士论文] 邓浩
材料科学与工程 西南科技大学 2017(学位年度)
摘要:磷钼酸铵(Ammonium molybdophosphate,AMP)是一种对137Cs有高选择性和极高离子交换容量的杂多酸铵盐,且具有良好的耐酸性和热稳定性能。但AMP因其是微晶状的颗粒(约为0.5-6μm),水力学性能极差,基本不能直接用于柱实验。本文针对上述问题,合成了多孔硅胶载体基质并复合AMP,获得到了复合无机离子交换剂(SM-AMP20,20wt% AMP);研究了SM-AMP20在模拟废液中对Cs+的静、动态吸附性能及其吸附行为;通过“吸附-脱附-吸附”循环过程,分析了SM-AMP20的再生性能;初探其在低水平放射性废液中对137Cs的吸附效果,为SM-AMP20的工程应用提供了实验数据支撑。
  以聚乙烯醇(PVA)和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,在酸性条件下,运用新型“高分子模板法”-“sequential annealing mechanism”合成了多孔硅胶载体基质,采用SEM-EDS、FTIR和BET等方法对载体基质的结构进行了表征。结果表明:PVA/TEOS复合载体基质的杂化过程形成了特定的网络与多孔结构,BET分析表明其比表面积可达到60.53m2/g。FTIR分析表明,TEOS水解反应生成的硅烷醇羟基与PVA的羟基发生dehydration,或TEOS与PVA直接发生transesterification生成了Si-O-C共价键。用SEM-EDS、XRD、TEM、FTIR和TG-DTA等手段,对“sequential annealing mechanism”-凝胶共沉淀法复合的SM-AMP20进行了分析。结果表明:微晶颗粒的AMP有效负载在了多孔硅胶基质的表面或孔道内部;引入多孔硅胶基质复合AMP,并没有影响AMP的晶体特性和热稳定性。新型“高分子模板法”-“sequential annealing mechanism”-凝胶共沉淀法的设计,实现了多孔复合无机离子交换剂SM-AMP20的快速制备。
  采用静态吸附实验方法,研究了SM-AMP20在不同反应时间、Cs+初始浓度和溶液酸度等实验条件下对Cs+的吸附性能影响。研究表明:中性pH值的0.1mol/L Cs+溶液中,SM-AMP20对Cs+的静态饱和吸附时间tsat约为4h,平衡吸附量qe可达37.63mg/g,其吸附过程符合伪二级动力学模型(R2>0.99)和Langmuir等温吸附模型(R2>0.98)。SM-AMP20的分配系数Kd在 HNO3溶液浓度0.001-3mol/L范围内变化较小,表明其耐酸性良好。
  采用动态吸附实验方法,研究了SM-AMP20在不同Cs+的进口浓度、进口流速Q、固定相高度Z和共存离子存在下的柱吸附性能。研究表明:Q为2.5mL/min和Z为11cm,中性pH值的10mg/L Cs+溶液,穿透时间tbre长达26h。减小Q或增加Z,其tbre与饱和时间t?sat变长。Q为0.8mL/min和Z为11cm,1000mg/L Cs+溶液中去除率达94.63%。51.20g/L Na+,16.50g/L Al3+,17.40g/L Fe3+和8.20g/L Ni2+分别与1000mg/L Cs+共存时,SM-AMP20的Cs+柱吸附量q0分别为8.11,13.87,13.59和12.83mg/g,表明对于Cs+的提取与分离依然具有高选择性。模拟高放废液(SHLLW)中,SM-AMP20对Cs+的q0为5.99mg/g,良好地符合Thomas、Yoon-Nelson、Adamas-Bohart和BDST等柱动力学模型(R2>0.99)。
  研究了SM-AMP20在不同进口浓度的NH4+和 Cs+的竞争吸附及其吸附Cs+后的再生利用。结果表明:2-3mol/L NH4NO3溶液是SM-AMP20的良好脱附剂。重复3次吸附-脱附实验,Cs+的回收率在104.8~111.7%之间,且再生的SM-AMP20在SHLLW中柱吸附量q0在5.99~6.88mg/g之间,表明仍然能保持其良好的吸附性能。
  初探了SM-AMP20在低水平放射性废液中静态吸附137Cs的效果。低放射性水平废液中,固液比(g/mL)为1:200时,负载量为20wt% AMP的SM-AMP20对137Cs的静态吸附量为0.84?103Bq/g;固液比为1:50时,吸附率增加为55.36%,吸附效果是相对显著的。
[硕士论文] 雷珊
化学工程与技术 西南科技大学 2017(学位年度)
摘要:放射性核素可通过呼吸或伤口进入人体,其化学毒性严重威胁人体健康,使得核素促排成为药物化学方向的研究热点。目前这些促排药物仅仅是络合核素并加速其排出,而忽略了核素的内照射危害,其产生有害自由基损伤细胞并使其氧化,甚至导致癌症和基因突变。邻苯二酚类配体以其低毒、高效的特点在众多络合剂中脱颖而出,而富勒烯具有“自由基海绵”之称,能吸收大量自由基,因此本课题期望将性能优良的邻苯二酚类配体键合到富勒烯球上,合成出兼具络合与抗氧化性能的新型促排剂。主要工作分为两部分:
  (1)1,3-二羰基邻苯二酚类配体的合成及络合性能
  以2,3-二羟基苯甲酸和醇胺/二胺为原料,通过苄基保护、酰胺化等反应,合成出了两类共六种1,3-二羰基四齿邻苯二酚类配体,并表征了其结构。采用光谱滴定法测定其对铀酰离子、铜(II)离子和锌离子的络合能力,筛选出性能较好的邻苯二酚类配体用于富勒烯多加成衍生物的合成。结果表明,配体对铀酰离子的络合常数logβ121≥34.55,pUO2≥20.68,对铜(II)离子、锌离子的络合能力为pCu≥15.06、pZn≤8.13,说明配体能有效螯合铀酰离子且对金属离子有一定的选择性。
  (2)富勒烯邻苯二酚多加成衍生物的合成、络合及抗氧化性能
  以富勒烯[60]、一氯化碘及络合性能优良的苯甲酰胺中间体为原料,通过六氯富勒烯合成、脱苄基保护和C60Cl6氯原子取代三步反应,合成出了三种富勒烯邻苯二酚多加成衍生物,并表征了其结构。采用荧光光谱法测定其对模拟核素铈(III)离子的络合能力,采用改进DPPH?法测定抗氧化能力。结果表明,所合成的富勒烯衍生物具有良好的水溶性(>150mg/mL),对铈(III)离子具有螯合作用,条件稳定常数 logKSV≥5.30,同时至少吸收2.14eq. DPPH自由基。
[硕士论文] 黄树杰
环境工程 广东工业大学 2017(学位年度)
摘要:Se是人体必须的微量营养元素,79Se具有放射性,其半衰期长达七万年,一般会随乏燃料后处理过程进入到高水平放射性废物(简称高放废物)中。黄铁矿可以将高价态的亚硒酸根离子SeO32?(Se(IV))吸附并还原成低价态的Se(0、-I、-II)沉淀,在阻滞Se的迁移中发挥重要作用。
  黄铁矿的理论分子式为FeS2,但常含有Co、Ni、Cu和Zn等杂质元素。杂质元素主要通过类质同象置换黄铁矿中的Fe,导致其物理化学性质发生改变。由于天然黄铁矿杂质组分较复杂,难以定量研究某一特定元素对其性质的影响,相反,采用人工合成的黄铁矿可以很好地解决该问题。此外,地下水环境条件复杂,多种环境因素影响Se的化学形态和在黄铁矿-水界面上的吸附/还原作用。因此,本文首先探讨了溶液初始pH、缓冲剂、预平衡时间和离子强度等对Se(IV)在天然黄铁矿-水界面上的影响。其次,通过人工掺杂杂质元素,探讨杂质元素对Se(IV)在黄铁矿-水界面上吸附/还原作用的影响,同时,采用多种大型仪器测试手段,对合成产物和反应产物进行分析和表征,主要结论如下:
  (1)采用人工合成含杂质元素黄铁矿,对合成产物进行表征。XRD证实合成产物为黄铁矿。ICP-AES结果显示,基本上,实际进入黄铁矿晶格替换Fe原子的杂质元素均低于理论值。SEM形貌观察表明,合成黄铁矿主要以纳米颗粒团聚体的形式存在。含Co黄铁矿与纯黄铁矿形貌相似,均为立方双锥体,粒径为800 nm左右;含Ni黄铁矿颗粒粒径仅为50nm左右,且易团聚成块;含Cu黄铁矿粒径在1-4?m左右,表面粗糙不规则,不同Cu含量对黄铁矿形貌和粒径影响不大;含Zn黄铁矿颗粒粒径在50nm左右,含Zn黄铁矿由小颗粒团聚为粒径1-2?m的球形大颗粒。N2-BET证实,随着杂质元素含量的升高,比表面积增大,其中含Ni黄铁矿比表面积最大(24.67-29.53m2/g)。
  (2)考察了初始pH、缓冲剂、预平衡时间和离子强度等因素对Se(IV)在黄铁矿-水界面上吸附/还原作用的影响。结果表明,初始pH升高和预平衡时间增加,可促进黄铁矿吸附Se(IV)。推测是因为黄铁矿表面生成含Fe(II)/Fe(III)氢氧化物沉淀,使表面正电荷量增加,有利于吸附Se(IV)。pH=4.5时,CH3COOH-CH3COONa对反应起抑制作用,NaH2PO4-Na2HPO4对反应起促进作用,反应24h后,NaH2PO4-Na2HPO4、无添加缓冲剂和CH3COOH-CH3COONa缓冲体系中,黄铁矿分别吸附90%、25.6%和17.2%的Se(IV);在pH=6.0时,两种缓冲剂均可在一定程度上促进黄铁矿对Se(IV)的吸附作用。离子强度越高,黄铁矿吸附Se(IV)越慢。XPS和XANES结果显示黄铁矿去除Se(IV)的步骤是先将Se(IV)吸附于表面,再还原;Se(IV)的还原产物主要是Se(0),而不是热力学上更稳定的FeSe和FeSe2。
  (3)利用人工合成掺杂杂质元素黄铁矿,探明了杂质组分对Se(IV)在黄铁矿-水界面上吸附/还原作用的影响。结果表明,pH=4.5和6.0时,Co含量为2.4%和4.7%Co时抑制黄铁矿吸附Se(IV),而Co含量为13.4%Co时促进黄铁矿吸附Se(IV),在初始pH=6.0时,随着Co掺杂量的升高,Se(IV)的去除量升高;Ni的掺杂可促进黄铁矿吸附Se(IV),在初始pH=4.5时,反应24h后,含Ni黄铁矿接近100%的将Se(IV)吸附,而纯黄铁矿只有43.3%的Se(IV)被吸附;当Cu含量为3.6%和6.9%时抑制黄铁矿吸附Se(IV),而Cu含量为2.3%时促进黄铁矿吸附Se(IV);当Zn含量为1.0%和10.4%时促进黄铁矿吸附Se(IV),而Zn含量为2.6%时抑制黄铁矿吸附Se(IV)。初始pH越低,含杂质黄铁矿对Se(IV)的去除越快,特别是含2.4%Co黄铁矿最为典型。反应14天后,在初始pH为4.5和6.0条件下,含2.4%Co黄铁矿分别吸附了99.6%和48.5%的Se(IV)。XANES结果显示,含Co和含Ni黄铁矿还原能力均较出色,反应14天后,黄铁矿已全部将溶液中Se(IV)吸附并还原为Se(0)。含3.6%Cu的黄铁矿吸附能力比含2.3%Cu的弱,但前者还原能力比后者强;含1.0%Zn的黄铁矿还原能力比掺杂2.6%Zn黄铁矿强;人工合成黄铁矿的吸附能力和还原能力优于天然黄铁矿。
[硕士论文] 张帅
地质工程 西南科技大学 2017(学位年度)
摘要:土壤是人类环境的重要组成部分,是人类社会的生存基础。随着社会以及核工业的发展,土壤的放射性污染问题引起社会广泛关注。目前,针对放射性污染土壤的治理方法主要有物理修复,化学修复以及生物修复。然而,这些方法并不能用于解决突发核事故产生的放射性污染问题。现场玻璃固化技术被认为是核试验场α污染土壤的理想治理方法,也是目前核废物处理处置领域的前沿和热点问题之一。因此,本论文利用微波烧结技术探索核试验场α污染土壤玻璃固化体的快速烧结新方法,开展基于核试验场放射性污染土壤中单一核素固化处理的模拟基础研究。
  选取了以核试验场外围土壤作为固化基材,Nd3+作为模拟An3+放射性核素的模拟放射性污染土壤作为处理对象,采用微波烧结技术开展模拟放射性污染土壤固化体的制备,对烧结前后土壤的成分、高温固相反应、物相、晶体结构、微观形貌、化学抗浸出性能和致密化动力学进行相应的评价,整理各部分结果并进行了一系列的分析研究。
  研究结果表明:微波烧结技术合成土壤玻璃固化体的温度为1300℃保温30min,其工艺条件优于传统固相法在1500℃保温2h条件下获得的土壤固化体;且微波条件下的土壤固化体的孔隙率要明显低于传统烧结条件下的土壤固化体,同时系列固化体的密度主要集中在2.813g/cm3-3.215g/cm3之间。随着Nd2O3含量的增加,固化体的浸出率呈现逐渐增大趋势。当含量为25wt.%时出现略微的减小,这可能与固化体本身的致密性降低有关。系列固化体在不同温度及浸泡时间条件下,浸出液中模拟核素的归一化浸出率保持在10-4~10-6g.m-2.d-1量级。表现出良好的抗化学稳定性,这也可能是因为在长期浸出过程中二氧化硅网络水解释放的硅、铝和钙,在反应界面形成了一层凝胶,进而减缓了浸出速率。
[硕士论文] 吴慧敏
化学 西南科技大学 2017(学位年度)
摘要:在核事故中,放射性物质的泄露可能会产生大量的放射性粉尘,为防止这些放射性颗粒长时间悬浮在空气中并扩散产生大范围的放射性污染,快速有效地控制并去除放射性粉尘在核事故响应中至关重要。核事故具备突发性和不确定性,喷淋雾化这种灵活机动的湿法除尘方法能更好地应对,对于快速处理放射性粉尘/气溶胶的关键问题是选择一种合适的压制剂作为雾化喷淋液。
  本文在水溶液中通过自由基聚合的方法制备出一种具有三维网络结构的聚合物基材气溶胶压制剂,这种压制剂经雾化喷淋后与气溶胶粉尘凝并成粒径较大的颗粒并沉降于物体表面,干燥后可以形成可剥离的固化膜,方便后续处理。本文通过单体设计与选择,合成工艺的优化制备得到了符合预期目标的产物,并对其结构、性能进行了表征测试。
  本文主要研究了不同粘度压制剂对粉尘的润湿性、粘接性能、成膜性能及压制效率,对气溶胶压制剂性能研究表明,不同粘度的压制剂对气溶胶粉尘的润湿性能差异较大,同时对粉尘的粘结作用也有所不同。压制剂液滴与粉尘微粒的碰撞几率是压制剂压制效率的一个关键因素,压制剂的表面张力越小,雾化后的液滴的直径越小,单位体积粉尘微粒的密度越大,从而增大压制剂液滴与粉尘的碰撞频率,有利于提高压制效率。而粘度大的压制剂对粉尘的粘结效果较好,固化后带有气溶胶粉尘的膜体具有一定的力学性能,压制下来的粉尘不容易再次形成二次污染。喷淋雾化压制试验结果表明,经压制剂雾化压制后粉尘沉降与自然沉降相比,能同时增大粉尘的沉降率和缩短沉降时间,压制剂雾化沉降后可固化成膜,方便剥离进行后续处理。
[硕士论文] 韩玉龙
环境科学与工程;环境工程 南开大学 2016(学位年度)
摘要:核技术是一项先进技术,在解决人类面临的能源危机和环境危机中发挥着越来越明显的作用。比如核能技术的发电,辐照灭菌、辐射计量、辐照育种等。20世纪50年代中国开始了核领域方面的研究、开发和利用,伴随着世界发展趋势的不断变化以及中国综合国力的不断增强,核技术已在中国医疗卫生、工农业生产、环保和科研等领域被广泛利用,这对中国国防安全的维护、国民经济的发展和社会文明的进步起到了积极促进的作用。核技术是一把典型的“双刃剑”,核技术利用(也可称为“核技术应用”)在生活中为人们提供方便、快捷、高效的同时,其在开发利用过程中产生的放射性污染问题也越来越突出,放射性污染不同于其他类型的污染,它是能量作用于机体致使机体产生的放射性损伤,并且这种损伤很难消除,一般具有不可逆转性。它无色、无味,看不见摸不着,只能用专门的仪器才可以检测到,或者当机体出现损伤之后才被意识到,这种隐形的危害也就在无形之中增加了人们的恐惧感。日常生活中能够接触到的放射性污染大部分主要是来自工业和医疗两方面,工业用放射源产生的放射性污染主要是由于放射防护不当或者失控的放射源而引起的误照射和超剂量照射;医疗产生的放射性污染主要来自于医疗射线装置产生的射线或者医用放射源、非密封放射性物质产生的辐射。
  由于中国在核技术利用领域起步较晚,并且在核领域仅有《中华人民共和国放射性污染防治法》(以下简称《放污法》)一部法律,与其配套的相关辐射环境标准也过于陈旧,已经很难适应当前的发展需求。此外,国家环保部、卫生部、公安部等众多部门对辐射环境安全均有一定的监管职责,辐射环境管理较为分散,责权难以统一。很多地区也并未按着“全国辐射环境监测与监察机构建设标准”的要求设置专门的辐射环境安全监管机构,致使地方政府和环境保护行政主管部门在辐射环境安全监管体系的设立、辐射环境安全基础能力的建设以及辐射环境安全文化和知识的普及方面存在很大的不足。核技术利用单位本身也存在着辐射环境安全意识淡薄、辐射防护工作不到位或者缺位等问题。
  在坚持全面依法治国等四个战略布局,全面推进生态文明等六项建设,树立和贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”的新理念、新形势和新要求下。本文依照基础探讨——现状探讨——实践探讨——结论展望的结构框架,将探讨的主体层层递进,分五个章节进行阐述。
  第一章绪论部分主要对论文的选题背景和探讨意义进行分析,阐述了主要的探讨思路和探讨路线及相关概念;第二章为核技术应用现状分析,通过相关文献资料的查阅,对核技术的发展历程、应用的意义和核技术具体的应用以及国内外核技术利用现状进行阐述;第三章为国内外核技术利用辐射安全环境管理现状,介绍了中国以及几个比较有代表性的国家在核领域的相关法律法规、辐射环境安全监管体系等方面的建设情况;第四章为案例分析,在第三章的各相关体系的对比基础之上,以赤峰为案例,以中国现有的相关法律法规及技术标准文件为依据,结合具体实际工作,对中国现有的法律法规体系、文件标准体系、辐射安全监管机构体系的建立情况进行解读,提出了目前工作中存在的问题,并有针对性的提出了切实可行的建议。第五章是本文的结论部分,进一步对中国核技术应用辐射安全管理中遇到问题的建议进行了总结性的概括。并结合中国核技术利用的发展趋势,对核技术发展及辐射安全监管进行了展望。
  这一课题的探讨具有重要的理论意义和现实意义。论文通过对国内外辐射安全环境管理体系的解读,结合自身工作实践,提出了进一步完善和更新核技术领域的法律法规及标准体系、明确各部门职责权限、完善并落实辐射监管体制机制、提升单位自身辐射防护工作和放射源安全管理工作、加强核安全文化建设和辐射安全宣传力度等措施和建议。希望本论文的探究能够为今后辐射安全环境管理部门的监管工作和核技术应用单位自身的辐射防护工作提供一定的参考价值,以便更好的开展辐射环境安全管理和辐射防护工作,共同营造一个和谐安定的环境。
[硕士论文] 周星保
材料科学与工程 西南科技大学 2016(学位年度)
摘要:长期处于放射性环境中工作的在线仪器设备的表面会沉积一些放射性物质,与人直接接触会对身体健康造成伤害。对于此类仪器设备表面的核素去污有以下要求:有效的将表面污染量降低到安全标准以下;保证去污对在线仪器没有损害;保证去污人员的人生安全;去污废液量小,去污废液易处置,不造成二次污染。因此,本文以表面活性剂烷基糖苷(APG)、α-烯基磺酸钠(AOS)为基础原料,并与直链烷基苯磺酸盐(LAS)对比,复配魔芋葡甘聚糖(KGM)、羧甲基纤维素(CMC)、海藻酸钠(SA)等增稠剂,柠檬酸(CA)、EDTA-2Na、醋酸、酒石酸、膨润土等去污助剂,合成制备了烷基糖苷基泡沫去污剂,研究了泡沫去污剂的起泡性,泡沫稳定性,流变性及其对模拟铀(U(VI))污染的去污性能;通过 X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱(FTIR)对去污机理进行了分析,热重红外联用技术(TG-FTIR)对去污后废液的热分解特性和分解产物进行了研究;研究了泡沫去污剂工程化去污装置,去污工艺参数和去污后废液的消泡。主要内容如下:
  1.泡沫性能研究:单一表面活性剂的发泡性能 AOS>LAS>APG,复配表面活性剂的发泡性能 APG/AOS>APG/LAS,APG+AOS的复配体系在3:1时泡沫体积最高,有明显的复配增效,选用APG+AOS有利于废液量的降低。
  2.泡沫稳定性及流变性能的研究:KGM、CMC、SA的加入,提高了泡沫去污剂的泡沫稳定性,降低了发泡比,其中KGM增加泡沫稳定性能最为明显;去污剂流体体系以粘性为主,低剪切速率区,溶液仍呈现牛顿流体性质,而在高剪切速率区,有剪切变稀的现象。
  3.泡沫去污剂的合成及去污性能研究:以 APG+AOS表面活性剂为基础原料,分别选用柠檬酸、醋酸、酒石酸、EDTA-2Na作为去污助剂,合成了泡沫去污剂,研究了去污助剂对去污性能的影响,结果表明添加了柠檬酸的去污剂去污性能较好,当去污助剂柠檬酸添加量为10 g/L,去污时间为30 min以上,温度为30℃,污染时间为14天时,泡沫去污剂对陶瓷、不锈钢、PVC、PE四种材质的最大去污率分别为:95.43%、99.1%、98.11%、98.43%,去污因子分别为:21.88、111.11、52.91、63.69。
  4.工程应用的研究:将模拟机器人表面不同材料和模拟机器人装置置于模拟污染去污箱中,使用泡沫喷枪装置,研究泡沫去污剂工程应用装置及技术参数,去污后去污泡沫收集及后处理等,结果表明,当空压机压力为0.3 Mpa,去污时间为30 min时,去污效果最佳,去污率最大为96.49%,去污因子为28.49。
  5.去污机理分析及废液后处理:泡沫去污剂的去污是物理和化学共同作用的结果,去污后废液热分解产物主要成分为二氧化碳,使用酸性高锰酸钾对去污后废液进行氧化降解处理,当高锰酸钾浓度为0.4 wt%,时间为2 h时,可实现去污后泡沫去污剂的完全消泡。
[硕士论文] 崔娜
供热、供燃气、通风及空调工程 湖南工业大学 2016(学位年度)
摘要:铀矿的开采利用产生了大量放射性废物,尤其是气载氡导致的放射性污染,严重危害公众的身体健康。但是,目前我国的辐射防护评价工作仍十分薄弱,还有许多问题有待深入研究,最主要的问题是传统的基于确定论的单因子指数评价法无法提供健康危害的定量概率分布信息,影响了评价结果的科学性。健康风险评价采用统一的危害指标定量地描述污染物对人体健康的危害。我国从20世纪90年代陆续开展了化学化工厂区、冶炼厂、垃圾场、核电站等污染场地的健康风险评价研究,有效推动了相关行业的环境保护科学决策工作。把健康风险评价研究引入到铀矿区辐射防护工作中,定量评估铀矿区放射性核素对人体健康的影响具有重要的科学意义和现实意义,目前这方面的研究工作还鲜有报道。
  本文基于目前普遍采用的健康风险评价四步法,即危害鉴定、暴露评价、剂量-反应评价和风险评定,首先对某退役铀矿放射性核素分布现状进行分析,将矿山排风井排出的井下废气中所含的氡以及废石场、矿石堆放及破碎场、堆浸场表面自然析出的氡气确定为气态污染源项,并对各气态源项的释放量进行了监测。然后在铀矿区氡浓度监测数据的基础上,开展了基于不确定性的健康风险评价理论研究,构建了铀矿区气载氡的健康风险评价体系。
  利用Crystal Ball风险评估软件对气载途径摄入氡及其子体的暴露量和致癌风险进行了蒙特卡罗模拟分析,定量评价铀矿冶系统产生的气载氡及其子体的致癌风险,得到了致癌风险的概率分布和范围等统计信息。结果显示:距离评价中心80km距离范围内气载氡及其子体所致公众个人年有效剂量值低于GB18871-2002所规定的剂量约束值。从剂量约束的角度进行定性评价,距离评价中心0~1km以及更远距离范围内的辐射防护安全均达到了有关要求。但是健康风险表征显示,距离评价中心0~1km范围内的健康风险等级为10-6,高于美国环保署(USEPA)推荐的可接受限值,健康风险值最大超标3.275倍,应适当进行辐射防护控制或优化。从风险约束的角度进行定量评价,该铀矿区距离评价中心0~1km范围内致癌风险较大,健康风险值超标;其它更远距离范围的致癌风险可以忽略。
  研究发现:因为公众的有效辐射剂量约束值无法提供由于潜在辐射照射导致的可能发生的致癌风险的定量概率分布信息,因而影响了其评价结果的科学性。因此,在铀矿冶实践中,应该基于不确定性理论,在考虑经济和社会因素情况下,使剂量约束(限制个人剂量)和风险约束(限制潜在照射中个人的风险)都保持合理且达到尽量低。我国GB18871-2002规定,公众的辐射年有效剂量限值为1mSv,对应的致癌风险为5E-5,是USEPA推荐值的50倍;剂量约束值为0.25mSv/a左右,对应的致癌风险值为1.25E-5,是USEPA推荐值的12.5倍。与国际上铀工业发达国家相比,我国铀矿冶辐射防护工作仍存在较大差距。因此,为了保障铀矿冶工作人员及铀矿区公众的辐射安全,迫切需要进一步加强铀矿冶系统的健康风险评价研究,真正做到铀矿辐射防护最优化的定量分析,确定切合国情实际的剂量约束值和风险约束值,定量评价铀矿区放射性核素对人体健康的影响,该项工作可以为加强铀矿开发利用中的放射性管理、制定放射性污染防治对策提供基础资料,并为环境决策者制定可持续发展战略提供一定的科学依据。
[硕士论文] 武林
化学工程与技术 西南科技大学 2016(学位年度)
摘要:氡是天然存在的气态惰性放射性核素,它无色、无味、无嗅,还可以进一步衰变产生218Po、214Pb、214Bi等子体,普遍存在于人类生活环境中。氡及其子体对人体的辐射伤害占人体所受到的全部环境辐射中的55%以上,会对人体造成极大的危害,极易引起肺癌,长期暴露于氡环境中,还可能引起骨髓性白血病、胃癌、肾癌、黑色素瘤等后果,是国际卫生组织规定的19种重要致癌物质之一。建筑墙体材料是室内氡放射污染的主要来源之一,目前在我国利用粉煤灰、煤渣等工业废料生产建筑材料是灰渣资源的主要用途,虽可提高废物利用率,减少环境污染,但易造成建筑工程的室内氡辐射污染,如粉煤灰和煤渣对煤中的天然放射性核素有富集作用,尤其对226 Ra、232 Th的富集程度可达4~5倍,导致粉煤灰、煤渣建筑材料具有明显的核辐射与氡辐射污染,研究显示,掺粉煤灰新型墙体材料建造的房屋室内氡浓度远超过了“民用建筑工程室内环境污染控制规范”中的限制,因此,我们必须高度重视室内氡污染,并加强治理。
  本文采用量大价廉的重钙粉、聚乙烯醇水溶胶或80目钢渣为防氡材料,通过设计正交试验,以氡屏蔽率和抗压强度为评判指标,对粉煤灰/煤渣砖及墙板氡污染防治进行了研究。正交试验研究结果表明:重钙粉和钢渣对粉煤灰/煤渣型墙体材料有良好的氡屏蔽效果,并且对墙体材料的强度没有不利的影响。加入重钙粉与聚乙烯醇水溶胶的砖块氡浓度明显降低,氡屏蔽率最高可达49.36%,并且抗压强度也从7.56MPa升至12.26MPa;在钢渣加入量为35%时,抗压强度达到最大,此时的煤渣砖的氡析出浓度较低,由SEM图可以看出,向粉煤灰/煤渣型墙体材料中加入重钙细粉或钢渣后,粉煤灰/煤渣墙体材料内部大颗粒之间及表面被细小颗粒填充覆盖并相互粘合,提高密实度并在外表面形成致密结构,使得氡析出路径“曲折”,从而达到了屏蔽氡目的。防氡涂料经国家相关部门检验,基本性能优异;其中有毒有害物质中挥发性有机物(VOC)、苯系物、铅、镉、汞等均未检出,游离甲醛含量11.1mg/kg和铬含量4.5mg/kg,远小于国家标准,生态环保性能优异;氡屏蔽率在95%左右,防氡效果稳定且优异。将防氡涂料应用于广州军区某地下工程时,其氡屏蔽率为90.59%,效果优异,与实验室中测得的氡屏蔽率相比,仅相差5%,同时在防氡治理后地下工程的氡浓度为263.0Bq/m3,小于国家规定的地下建筑400Bq/m3标准。
[硕士论文] 陈云霞
化学 西南科技大学 2016(学位年度)
摘要:机器设备在放射性环境中完成作业任务时,表面会受到放射性污染,这些污染会损伤仪器设备、干扰控制系统,而且会对工作人员造成不同程度的放射性损伤,因此,及时清除机器表面的放射性物质具有重要意义。可剥离膜法,由于其操作简单,不产生交叉污染、二次废物量少,是较为优良的设备表面放射性污染去污方法。目前,可剥离膜的主要类型为合成高分子材料,但存在资源短缺、二次污染、难处理等问题,因此研究开发新型的可剥离膜材料成为重中之重。改性魔芋葡甘聚糖、淀粉高分子多糖基去污材料,由于其原料来源丰富、可再生、可降解等特性,且具有大量的活性基团及一定的成膜性,为新型可剥离膜材料的研发提供了新的思路。本文以魔芋葡甘聚糖、淀粉为原料,通过酯化改性和接枝改性,分别制备了疏水性的魔芋葡甘聚糖醋酸酯(KGMA)和淀粉接枝苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)共聚物,以其为成膜主剂制备了魔芋葡甘聚糖基去污溶胶和淀粉基去污溶胶。系统研究了两种去污材料对陶瓷(CT)、不锈钢(SS)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)基材上模拟 U(VI)污染的去除特性,并对其去除铀污染的机理进行了探究,最后研究了去污后废弃材料的燃烧处理的可行性。主要内容及结果如下:
  (1)魔芋葡甘聚糖基去污材料对 U(VI)的去除特性:研究了魔芋葡甘聚糖醋酸酯浓度、U(VI)污染时间、初始污染量、环境温度、环境湿度、散落灰尘程度对不同基材表面上模拟 U(VI)污染的去除率的影响。结果表明:对于陶瓷板和不锈钢板,魔芋葡甘聚糖基去污溶胶的最佳去污浓度是85 g/L,而聚乙烯板和聚氯乙烯板的最佳去污浓度是80 g/L;污染时间、初始污染量、散落灰尘程度的变化对去污率的影响不大,当污染时间分别为1~14d时,该去污剂对四种污染板的去污效率均可达到92.5%以上。当初始污染量在7.1~35.7Bq/cm2时,魔芋葡甘聚糖基去污溶胶对四种不同材质的材料板面上 U(VI)的去污率均在94.3%附近。在灰尘存在的情况下,四种板材的去污效率均能达到94.3%以上。随着湿度的上升,去污率略有增加。温度对去污效果影响显著,随着温度的升高,去污率呈明显的下降趋势。
  利用傅里叶扫描电镜分析仪(SEM),X射线色散能光谱仪(EDX)和X射线光电子能谱仪(XPS)现代测试技术对去除铀前后的KGMA膜进行表征,探究其对模拟铀污染的去除机理,结果表明:KGMA去污材料对 U(VI)的去除是物理吸附,粘附和化学配位共同作用的结果,对于U(VI)的化学去除机理可能为 U(VI)与 KGMA去污溶胶中的氧发生配位,从而实现对 U(VI)的去除。
  使用热重红外联用技术对去污后的魔芋葡甘聚糖基去污膜的后处理进行研究,结果表明:KGMA去污膜在空气气氛中的热分解失重率为96.07%,高温时热分解主要产物是 H2O、CO2和CO,无其他有毒有害物质释放。
  (2)淀粉基去污材料对 U(VI)的去除特性:对于淀粉基去污溶胶100 g/L适合作为陶瓷板的可剥离膜的主剂浓度,90 g/L的浓度为不锈钢板和聚乙烯板的最佳去污溶胶浓度;随着污染时间的增加,去污率总体呈下降趋势,当污染时间较短时,去污率下降趋势较平缓,变化并不明显,当污染时间较长时,去污效果下降幅度较大;但污染时间在10天以内时,陶瓷、不锈钢及聚乙烯板的去除率都能达到90.5%以上;随着初始污染量的增加,淀粉基去污溶胶对于三种材质表面的铀污染的去除总体呈下降趋势,当初始硝酸双氧铀污染量较低时,去除效果较好,所以当污染程度较高时,可以选择多次去污的方式。随着去污环境温度的提升,去污时间与去除效率都呈下降趋向,且时间降低幅度较大,温度越低其去污效果越好,且35℃以内,去污效果都比较理想。
  利用扫描电镜分析(SEM),X射线色散能光谱分析(EDX)和X射线光电子能谱分析(XPS)等手段,探究淀粉基去污材料的对模拟铀污染的去除机理,结果表明:淀粉基去污材料对 U(VI)的去除是物理和化学共同作用的结果,且淀粉基去污溶胶对于U(VI)的化学吸附机理可能为 U(VI)与淀粉基去污溶胶中的氧发生配位,从而实现对 U(VI)的去除;
  通过热重红外联用仪对去污后的淀粉基去污膜的后处理进行研究,结果表明:淀粉基去污膜在空气气氛中的燃烧失重率达97.83%,高温时有氧燃烧主要生成 H2O、CO2和CO,没有产生其他有毒有害物质。由此说明去污后的淀粉基去污膜可以采用焚烧方式进行处置。
  综上所述,魔芋葡甘聚糖、淀粉为基础的多糖基去污材料,具有良好的去污效果,操作简单,产生的固体废弃物少、无废液产生且废弃物易处置,在处理设备表面放射性 U(Ⅵ)污染的方面有较大的应用潜力。
[硕士论文] 亓慧
分析化学 烟台大学 2016(学位年度)
摘要:本论文采用等离子体法及氧化聚合反应合成了聚丙烯酰胺/氧化石墨烯(PAM/GO)、聚吡咯/磷酸氢钛(PPy/Ti(HPO4)2)和2-乙烯基吡啶/多壁碳纳米管(MWCNT-g-VP)复合材料,并分别研究了它们对放射性核素锶(Sr(II))、重金属离子铬(Cr(VI))及铅(Pb(II))的吸附作用和机理。本论文共分四章。
  第一章,总体介绍了重金属离子和放射性核素污染现状、其危害及常见的处理方法、影响吸附的主要因素及本论文的选题依据和主要研究内容。
  第二章,用等离子体放电法成功合成了聚丙烯酰胺/氧化石墨烯(PAM/GO)复合材料,并应用于吸附水中的Sr(II)。并通过批次实验考察了溶液中的pH值、离子强度及温度等对吸附过程的影响。此外通过实验发现,吸附动力学符合假二级模型。热力学数据表明Sr(II)在PAM/GO上的吸附是一个自发的、吸热的过程,且符合Langmuir模型。表明所合成的PAM/GO复合材料对于废水中Sr(II)的去除有很好的应用前景。
  第三章,通过氧化聚合反应成功地合成了PPy/Ti(HPO4)2有机-无机复合物,并用来吸附Cr(VI)效果显著。通过批试验,发现吸附受pH和离子强度的影响,低的pH和离子强度对吸附有利。吸附动力学符合假二级模型且Langmuir模型与Freundlich模型相比更适合本次的实验数据,表明Cr(VI)在PPy/Ti(HPO4)2上为单层吸附。热力学数据表明吸附是一个吸热的且自发的过程。制得的PPy/Ti(HPO4)2有望成为一种去除废水中Cr(VI)的理想材料。
  第四章,通过等离子体方将2-乙基吡啶嫁接到到多壁碳纳米管上。根据X射线及光电子能谱分析,2-乙基吡啶分子嫁接到MWCNTs表面后,羟基和羧基发生了重排。MWCNT-g-VP表面的2-乙基吡啶分子可以阻止MWCNT-g-VP发生聚集且可以提供更多官能团,因而大大提供了吸附Pb(II)的能力。MWCNT-g-VP吸附Pb(II)的能力受pH影响说明吸附机理主要为内部表面络合。MWCNT-g-VP表面的吡啶基团对于固定溶液中的Pb(II)有重要作用。MWCNT-g-VP的有望成为吸附废水中重金属离子的合适材料。
  综合以上几个方面的内容,对比不同的材料对不同金属离子的吸附性能,分析了吸附机理,为重金属离子和放射性核素进行危害评估以及有效治理提供了有关的理论基础和数据支持。
[博士论文] 丁聪聪
核能科学与工程 中国科学技术大学 2016(学位年度)
摘要:放射性元素铀在水-矿界面的微观构型和化学形态直接影响到其在环境中的迁移转化、毒性和生物有效性等行为。微生物是地表环境的重要介质之一,每克土壤或蓄水层中大约含有106-109个细菌,因此分析铀在水-矿表面的存在形态时,微生物是必须考虑的因素之一。与铀-微生物或铀-矿物这样的二元研究体系相比,微生物-铀-矿物三者之间的相互作用行为及机理,更加接近环境真实情况,也可以相对准确地预测和评估放射性核素在环境介质中的化学行为和迁移运输,为控制和修复污染提供有效指导。本文选取革兰氏阳性细菌Bacillussubtilis(B.subtilis)为非铁还原菌的代表,纳米零价铁(nano-Fe0)和绢云母分别为还原活性和非还原活性矿物代表。采用静态批次实验、常规光谱表征以及高级EXAFS谱学分析和表面络合模型等研究方法,深入探讨了不同水环境条下B.subtilis对U(Ⅵ)在两类矿物上的反应热力学、动力学及微观作用机制的影响规律。
  论文主要结果如下:
  1)在pH3.5-9.5范围内,B.subtilis将U(Ⅵ)还原成U(Ⅳ)的能力很弱,而nano-Fe0的还原活性很高,尤其是在中性pH条件下。B.subtilis的存在极大地提高了U(Ⅵ)在nano-Fe0+B.subtilis体系内的吸附速率,但在pH值大于4.5时条件下,B.subtilis抑制nano-Fe0还原U(Ⅵ)的速率。该抑制作用取决于B.subtilis在体系中的含量,菌体或其分泌的胞外聚合物(EPS)含量越多,抑制作用越明显。此外,环境中碳酸根浓度也严重影响铀在nano-Fe0和B.subtilis上的存在形态,随着碳酸根浓度地增加,U(Ⅵ)在固体界面上的吸附和还原反应都减弱。动力学实验和相关模型分析证明U(Ⅵ)首先被吸附到nano-Fe0或nano-Fe0+B.subtilis表面,随后被表面Fe(Ⅱ)还原。B.subtilis和EPS抑制nano-Fe0还原活性的主要原因是菌体表面的含氧官能团与nano-Fe0表面的Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)发生络合作用,从而阻断了电子从内部Fe(0)到氧化膜表面的传递过程,进而抑制了表面U(Ⅵ)的还原。
  2)通过XPS和XANES分析发现单独nano-Fe0体系去除U(Ⅵ)的主要机制将U(Ⅵ)还原成U(Ⅳ)沉淀,但nano-Fe0+B.subtilis体系则主要依赖吸附反应去除U(Ⅵ)。EXAFS表明铀在nano-Fe0上主要以U(Ⅳ)形式存在,此外还有少量U(Ⅵ)与nano-Fe0表面氧化膜上形成内层配合物,对反应后的nano-Fe0+B.subtilis光谱分析,得到~2.90(A)配位距离的U-C壳层和~3.44(A)的U-Fe配位壳层,说明U(Ⅵ)以二齿内层配位形式与nano-Fe0+B.subtilis表面的含氧官能团结合。
  3)B.subtilis对U(Ⅵ)在绢云母上吸附行为的影响也取决于环境体系pH值,当pH值小于5.0时,U(Ⅵ)与B.subtilis表面的含氧官能团结合生成内层络合物,促进U(Ⅵ)在绢云母上的吸附。然而随着体系pH值的升高(pH>6.0),B.subtilis表面的去质子化羧基与绢云母表面的羟基结合能力增强,使得二者的有效吸附位点减少,进而降低U(Ⅵ)的吸附。CO2(g)含量的升高在高pH值条件下明显阻碍绢云母+B.subtilis对U(Ⅵ)的吸附,其主要原因是在pH值大于7.0时,UO2(CO3)22-或UO2(CO3)34-种态的形成不利于吸附。
  4)EXAFS图谱分析表明在pH4.0反应条件下,绢云母上的U(Ⅵ)与UO22+在水溶液中的微结构一致,表明外层络合反应是绢云母在低pH值下吸附U(Ⅵ)的主要机制。pH7.0反应条件下的绢云母样品的径向结构函数中U-Al/Si壳层的出现表明在高pH条件下,U(Ⅵ)在绢云母表面形成了内层络合物。然而,绢云母+B.subtilis样品在pH4.0反应条件下的光谱上存在U-P壳层的配位,表明当B.subtilis加入绢云母体系中时,主要吸附过程转变成了内层配位络合反应,这也是导致U(Ⅵ)吸附能力提高的原因。同时,pH6.0反应条件下的绢云母+B.subtilis光谱存在U-C配位(2.92(A))和U-Si/Al配位(3.18(A)),说明在较高pH值的情况下,U(Ⅵ)与B.subtilis和表面同时形成内层二齿配合物。基于离子交换反应和表面络合反应的表面配位模型可以成功拟合U(Ⅵ)在绢云母或B.subtilis体系上的pH吸附边界和吸附等温线。通过单个二元体系的模拟获得的热力学反应参数很好的预测和模拟U(Ⅵ)在绢云母+B.subtilis体系中的相关吸附行为。
  综上,B.subtilis的吸附可以改变矿物的表面物化性质和位点浓度,从而影响U(Ⅵ)在水-矿物界面的化学行为和微观形态。B.subtilis对U(Ⅵ)与矿物相互作用的影响机制在很大程度取决于体系pH值和菌体含量的变化。本文从分子水平上深入揭示了不同水环境化学因素下,U(Ⅵ)在矿物-细菌界面的还原、吸附等化学行为和微观作用机制,该三元体系的研究准确阐明了放射性U(Ⅵ)的宏观吸附行为与矿物和微生物结构和表面物化性质之间的内在关联机制,补充丰富了表面络合模型理论。上述研究成果为更好地预测U(Ⅵ)在近地表环境中的迁移和运输规律提供理论依据。
[硕士论文] 肖高平
核能与核技术工程 南华大学 2016(学位年度)
摘要:为了解决大型核设施、铀尾矿库等特殊场所氡污染的环境评价问题,必须建立氡年释放量的可靠估算方法。而氡析出率随气压、温度和湿度等复杂气象参数变化且区域分布不均。因此,研究并准确测量铀尾矿库表面氡析出率不同区域的分布规律和随时间的变化规律是其氡年释放量可靠估算的关键。
  本文研究并对比了铀尾矿库氡析出率测量的基本方法,优选了平行性好、适合批样布点测量的活性炭γ能谱法测量铀尾矿库表面氡析出率的相对分布规律,用静电收集式氡析出率连续测量方法测量铀尾矿库表面氡析出率的变化规律。基于活性炭γ能谱法,对底面积、高度、活性炭与空气的有效接触面积不同的活性炭采样装置进行研究。实验结果表明:活性炭在采样装置中与空气的有效接触面积大小会影响采样装置的可靠性;在有充足有效接触面积的条件下,底面积、高度不同的采样装置与参考值相对误差不大于5%。针对标准活性炭盒在铀尾矿库氡析出率现场测量的缺陷设计了适合铀尾矿现场测量的新型氡析出率采样装置,实现了铀尾矿库现场氡析出率相对分布规律的方便、可靠和定点测量。
  用新型活性炭采样装置和基于静电收集法的氡析出率连续测量装置对铀尾矿库尾砂区域和粘土区域测量。结果表明:新型活性炭采样装置累积时间大于24h,采样完成后活性炭含水率均低于10%,说明现场湿度对活性炭法测量结果的影响可以忽略;铀尾矿库表面氡析出率区域分布不均且跟随气象参数的变化而变化,单次测量中氡析出率值随气温的升高而增大,表现为中午开始氡析出率开始明显增大。
  结合活性炭法测量的铀尾矿库表面氡析出率的相对分布规律及选定对比测点的连续变化规律来准确估算待测表面的氡析出率,从而建立铀尾矿库氡年释放量的可靠估算模型并得到了测量区域较准确的氡年释放量,进而为典型场所的环境氡污染监测与评价提供技术支持。
[硕士论文] 高阳
放射医学 苏州大学 2016(学位年度)
摘要:随着化石能源的短缺和环境污染的日益加剧,其他能源如核能、风能、太阳能等正在被大力发展。其中,核能由于具有高能量密度和低污染排放的特点而受到了广泛重视。然而,乏燃料中含有大量未反应的铀以及反应产生的高放射性的裂变产物及中子捕获产物,如何有效地对乏燃料进行后处理,提高燃料的回收利用率并且分离高放废物以降低处置压力是目前面临的一大难题。其中,有机磷类配体由于对锕系元素结合能力极强而被广泛应用于多种核废料分离方案中,如PUREX中的磷酸三丁酯(TBP)和固相分离的双膦酸树脂(Diphonix Resin)等。因此,系统研究锕系元素(尤其是铀)与有机膦类配体在不同条件下的微观作用机制对深入了解核乏燃料的后处理过程具有重要的指导意义。
  本研究主要利用水热法和离子热法,通过调节反应条件和离子液体(ILs)的种类,制备出一系列结构复杂多变的有机膦酸铀化合物,对它们进行 X射线单晶衍射实验以获得结构中磷氧官能团与铀酰离子的配位模式,辅以吸收光谱和荧光光谱、EDS和X射线粉末衍射等手段对样品进行了表征,具体研究内容如下:
  1)通过调节反应时间和体系的pH,成功利用水热法制备了一批具有不同微观构型的有机膦酸铀晶体。结果表明在酸性条件下与 U配位的氧原子全部来自于P=O双键氧,碱性条件下仅有P-O单键氧参与配位,而提高反应温度及延长反应时间有助于 P-O单键氧参与配位生成热力学稳定的产物。另外,此类化合物的紫外可见近红外吸收光谱和荧光光谱数据都显示,铀酰配位环境对称性变化对其吸收峰和发射峰的相对强度影响非常大。
  2)在离子热的条件下,分别使用六类常用的离子液体作为溶剂和结构模板剂,合成出多种结构对称性和维度不同的有机膦酸铀晶体,为阐明其微观构型随离子液体种类的变化提供了基础。在反应中,离子液体的阳离子或其分解产物主要作为模板剂填充在结构的空腔或层间,小尺寸阴离子如 F-离子能够与铀酰配位,而大尺寸阴离子如PF6-则不会。此外,研究发现此类化合物的变温吸收和荧光光谱的强度变化规律与配位阴离子密切相关,纯氧配位的其荧光强度随着温度降低而增强,而含F化合物的荧光强度反常的随着温度降低而降低。
[硕士论文] 黄凤羽
化学 西南科技大学 2016(学位年度)
摘要:放射性废物的安全处理和妥善处置是制约我国核能战略顺利实施的关键因素之一。放射性核素在缓冲回填材料上的吸附行为是核能利用和核能安全领域重要的基础性课题。本论文以提纯后的高庙子膨润土为研究对象,在膨润土矿物学特征研究基础上,采用静态吸附法,开展多因素条件下膨润土对模拟核素 Nd(Ⅲ)、Ce(Ⅳ)和Sr(Ⅱ)的吸附效应、吸附动力学和吸附热力学研究,探讨膨润土对核素吸附机理,为高放废物处置库中缓冲/回填材料设计提供重要参考依据。根据实验结果,可得出以下结论:
  (1)采用悬浮液法对高庙子膨润土进行提纯。以 SEM、XRD等分析手段对提纯后的样品进行表征,考察样品的元素组成、矿物结构和表面形貌等。
  (2)研究了膨润土投加量对吸附的影响。结果表明,膨润土对模拟核素Nd、Ce、Sr的吸附率随着膨润土浓度的增大而增大,而分配系数随着膨润土浓度的增大而减小。
  (3)研究了pH、离子强度对吸附的影响。结果表明,Nd(Ⅲ)在pH2~6时,此时吸附反应的主要形式为离子交换和外层络合。在较高的pH下发生内层络合反应。Ce(Ⅳ)在膨润土上的吸附受受 pH值的影响,意味着表面络合是该吸附过程的机理。离子强度和pH值对吸附过程的强烈影响说明Sr(Ⅱ)在膨润土上的吸附机理是外层络合和离子交换。
  (4)研究了接触时间对吸附的影响。结果表明,膨润土对模拟核素Nd(Ⅲ)、Ce(Ⅳ)和Sr(Ⅱ)的吸附在几个小时内就能达到吸附平衡,以上吸附反应动力学可以被准二级动力学模型所描述。
  (5)研究了温度对吸附的影响。结果表明,膨润土对模拟核素Nd(Ⅲ)、Ce(Ⅳ)和Sr(Ⅱ)的吸附等温线更符合 Langmuir吸附模型,说明膨润土表面被单分子层覆盖。计算了各体系的热力学函数ΔH°,ΔS°和ΔG°。结果表明,膨润土对Nd(Ⅲ)的吸附是自发吸热的过程;膨润土对Ce(Ⅳ)的吸附是自发放热的过程,膨润土对 Sr(Ⅱ)的吸附是自发吸热的过程。
[硕士论文] 杨圣
生物学 西南科技大学 2016(学位年度)
摘要:本论文针对放射性及重金属污染环境生物修复超富集植物体快速减容的关键科技问题,采用铀及伴生重金属浓度梯度筛选和纤维素常规筛选相结合,分离高效菌株,并进行分子生物学鉴定。探讨菌株的相关生理生化指标和最佳产酶条件,多菌种协同组配提高菌株在超富集生物体处置技术中的作用。可为超量富集植物体的处置提供一定的理论和技术支撑。研究结果如下:
  (1)铀及伴生重金属浓度梯度和木质纤维素筛选相结合,分离出以芽孢杆菌属为主的有益菌株。C1菌株与模式菌株 Bacillus licheniformis BCRC12826(DQ309323)匹配程度为100%,鉴定为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis);C3菌株与模式菌株 Bacillus subtilis subsp. Subtilis BCRC10255T(DQ309323)匹配程度为100%,鉴定为枯草芽孢杆菌枯草亚种(Bacillus subtilis subsp. subtilis);C5菌株与模式菌株Bacillus licheniformis BCRC12826(DQ309323)匹配程度为100%,鉴定为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis);C11菌株与模式菌株Bacillus cereus WGPSB2(EF095752)匹配度为100%,鉴定为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus);C16菌株是里氏木霉(Trichoderma reesei CGMCCC3.3711)。
  (2)各菌株铀及伴生重金属抗性筛选,最佳培养条件为初始pH5.5~8.0,接种量2.0~5.0%,转速160~200 r/min,培养温度28~37℃,各菌株均能耐受一定的浓度铀及伴生重金属胁迫,对上述培养条件的敏感程度不同,对碳源的利用情况也不同。
  (3)菌株 C1产纤维素酶的最佳条件:在1%的CMC-Na为发酵产酶碳源,2%的蛋白胨+酵母粉为氮源,培养温度39℃,装液量70 mL,培养基初始pH为8.0,分别在第4d和第5d测得FPA与CMCA分别为:143.67 U/mL和164.28 U/mL。菌株C3产纤维素酶的最佳条件时:以1%的CMC-Na为碳源,2%的蛋白胨酵母粉混合氮源,接种量为3%,培养温度为37℃,装液量为70 mL,初始pH为8.0。在第4d和第5d时滤纸酶活FPA和羧甲基纤维素酶活CMCA分别达到223.74 U/mL和257.67 U/mL。菌株C5产纤维素酶的最佳条件时:1%的CMC-Na为发酵产酶碳源,2%的蛋白胨酵母粉混合氮源,培养温度39℃,装液量70 mL,培养基初始pH为7.5。在此条件下,地衣芽孢杆菌C5产纤维素酶能力最强。分别在第3d和第5d测得FPA与CMCA分别为:215.74 U/mL和217.68 U/mL。C11在1%的CMC-Na为发酵产酶碳源,2%的蛋白胨酵母粉混合氮源,培养温度40℃,装液量70 mL,培养基初始pH为8.0,分别在第4d和第3d测得FPA与CMCA分别为:173.34 U/mL和159.57 U/mL。C16产纤维素酶的最佳条件:在1%的麸皮为发酵产酶碳源,2%的蛋白胨酵母粉混合氮源,培养温度30℃,装液量70 mL,培养基初始pH为5.5,在第5d测得FPA与CMCA分别为:235.89 U/mL和268.66 U/mL。
  (4)不同菌株的组配使用,得到最佳培养条件为:A2B3C3D3,即混合菌株发酵培养最佳条件为:C1和C5混合菌液4%的接种量,枯草芽孢杆菌6%的接种量,蜡状芽孢杆菌6%的接种量,里氏木霉6%的接种量。即 C1、C3、C5、C11、C16菌株比例为1:3:1:3:3时,对秸秆降解效果最好。四个因素对实验影响程度依次为 B>D>C>A,即枯草芽孢杆菌接种量影响最大,依次为里氏木霉接种量与蜡状芽孢杆菌接种量,最后为地衣芽孢杆菌。
[硕士论文] 焦扬
生物学 西南科技大学 2016(学位年度)
摘要:本论文围绕放射性污染生物处理的主要目标,以苋科苋属反枝苋(A maranthus retroflexus L.)、锦葵科秋葵属黄秋葵(Abelmoschus esculentus L.)、菊科鬼针草属鬼针草(Bidens pilosa L.)和十字花科芸薹属印度芥菜(Brassica juncea L.)为试验材料,采用盆栽试验,研究了铀及伴生重金属与富集植物土壤酶活性的关系,探讨了鬼针草根际与非根际土壤酶活变化,以期筛选出评价土壤放射性和重金属污染的关键酶学指标,并为放射性和重金属污染土壤生物修复机理的研究提供参考。研究结果如下:
  (1)对比铀及伴生重金属污染条件下印度芥菜、反枝苋、鬼针草和黄秋葵根际土壤酶活性变化发现:土壤脲酶能指示铀、锰和汞污染的程度;土壤酸性磷酸酶能指示砷的污染程度,印度芥菜、鬼针草和黄秋葵根际土壤酸性磷酸酶与砷的相关性分别为:-0.996**、-0.935*、-0.974**;土壤蔗糖酶可以指示汞的污染程度,四种植物根际土壤蔗糖酶与汞的相关性分别为-0.894*、-0.913*、-0.926*、-0.817*;土壤脱氢酶可以指示铀和锰的污染程度,土壤脱氢酶与铀和锰和汞的相关性最高可以达到:-0.948**、-0.961**。
  (2)根际土壤脲酶活性:印度芥菜>黄秋葵>鬼针草>反枝苋;反枝苋根际土壤磷酸酶酶活值最高,其余三种植物根际土壤磷酸酶变化不显著;土壤蔗糖酶活性:黄秋葵>印度芥菜>反枝苋>鬼针草;土壤脱氢酶活性:鬼针草>印度芥菜>反枝苋>黄秋葵。
  (3)在单一及复合重金属处理下,鬼针草对不同土壤酶的提升作用为:磷酸酶>脱氢酶>蔗糖酶>脲酶。铀及伴生重金属复合处理下,根际酶活更高,蔗糖酶可以用作U、Cd、Pb、As复合污染的重要指示酶。
  (4)铀及伴生重金属处理下显著抑制鬼针草株高和地上部分干重,随着浓度的增加抑制作用增强。而低浓度处理对鬼针草地下部分生物量的抑制作用比高浓度显著;U、Cd、Pb、As对鬼针草地下部分的最大抑制率分别是51.12%、31.58%、29.62%、31.17%。U、Cd、Pb、As等在一定浓度范围内对鬼针草光合作用强度、叶绿素荧光参数和叶绿素的影响不显著,但铀和镉对植物光合性能的毒害作用大于铅和砷。
  (已选择0条) 清除
公   告

北京万方数据股份有限公司在天猫、京东开具唯一官方授权的直营店铺:

1、天猫--万方数据教育专营店

2、京东--万方数据官方旗舰店

敬请广大用户关注、支持!查看详情

手机版

万方数据知识服务平台 扫码关注微信公众号

学术圈
实名学术社交
订阅
收藏
快速查看收藏过的文献
客服
服务
回到
顶部