幾種新型復合吸附劑對鈾的吸附作用

（中鐵（石家莊）設計研究院有限公司，石家莊 050000）

摘 要：鈾的生物毒性和放射性能夠導致人體肝臟和腎臟損傷，因此，如何去除水體中的鈾就成為一個引人關注的問題。本文列舉了一些由各種材料復合而成，能夠有效去除水中U（Ⅵ）的復合吸附劑，并討論了它們對鈾的吸附能力。

關鍵詞：鈾;放射性;吸附;吸附劑

1 引言

鈾（U）是一種天然的放射性元素，是錒系元素之一。它是一種銀白色金屬，具有三種天然放射性同位素，它們的半衰期很長，且都不穩(wěn)定，具有微弱的放射性。鈾具有+3、+4、+5、+6四種價態(tài)，由于U（Ⅳ）和U（Ⅵ）比較穩(wěn)定，因此自然界中的鈾主要以這兩種價態(tài)存在，其中四價的鈾離子溶解度較低，硬度較高，常以UO2固體形態(tài)存在，而六價的鈾酰離子（UO22+）溶解度較高，易于溶解遷移。

自從鈾在1789年被發(fā)現(xiàn)后，就逐漸在核能生產(chǎn)和熱核武器制造等核工業(yè)領域得到廣泛應用。在實際應用中，它既是核燃料中最基本、最重要的元素，又因為其核裂變過程中可以產(chǎn)生200多種放射性同位素而被廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個部門，如醫(yī)療放射、輻射育種等。然而，鈾是一種有毒的放射性核素，它的毒性和放射性都會對人體健康產(chǎn)生嚴重危害。進入人體的鈾不易被排出，其發(fā)射的α射線會在體內(nèi)引起高度累積性的輻照損傷，一般蓄積在骨骼和肝腎部位，而其化學毒性與汞相似，能夠引發(fā)肝炎、肺癌以及神經(jīng)系統(tǒng)的病變等[1]。

根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）的標準，水體中可容納U（Ⅵ）的最高濃度為50μgL-1 "[2]，而人體每天攝入的溶解態(tài)鈾的耐受量是0.6μg/kg[3]，然而隨著采礦和核工業(yè)等行業(yè)的發(fā)展，很多地區(qū)的環(huán)境中的鈾的含量超標，且導致人體攝入的鈾的量嚴重超標，已經(jīng)嚴重威脅到人類的健康，因此，為了減少含鈾的廢水產(chǎn)生的危害，尋找有效的處理含鈾廢水的方法就變得尤為重要。目前含有鈾廢水的處理方法主要有：化學沉淀法、共沉淀、離子交換法、蒸發(fā)濃縮法、膜分離法、浮選法、吸附法等。在這些方法中，吸附法被廣泛應用于處理含有放射物質(zhì)的廢水中，它具有效率高、速度快等特點，特別是在處理低濃度的放射性廢水方面。

吸附劑是通過其較大的比表面積及較強的吸附作用來吸附水中的放射性物質(zhì)，從而達到將水體中的放射性物質(zhì)去除的目的。因此，在實際的處理過程中，要根據(jù)不同的吸附物質(zhì)來選擇合適的吸附劑。本文概括性的介紹了利用吸附法去除水體中的鈾，以及幾種常用的去除水體中鈾的吸附劑，特別是一些新型復合吸附劑。

2 新型復合吸附劑吸附水體中的鈾

復合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學的方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應，使復合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。因此，根據(jù)要吸附的污染物的特性，利用復合材料制備成吸附劑，對目標污染物進行吸附具有很廣闊的前景。

Zhou等以U（Ⅵ）作為模板，以戊二醛作為交聯(lián)劑合成了一種可以選擇性吸附U（Ⅵ）的原子印跡磁性殼聚糖樹脂（IMCR），IMCR對U（Ⅵ）表現(xiàn)出很強的選擇性和吸附能力。實驗表明，IMCR的吸附能力受到初始pH值，U（Ⅵ）的濃度以及溫度的影響。在pH值5.0，溫度298K，接觸時間3h的條件下，IMCR對U（Ⅵ）的最大吸附量為187.26mg/g，吸附過程符合Langmuir等溫吸附模型。吸附完成后，IMCR可以通過用0.5M 的HN03溶液將其上的U（Ⅵ）解吸下來，從而實現(xiàn)對IMCR的再生。

水滑石（HT）和類水滑石化合物（HTLCs）統(tǒng)稱為層狀雙金屬氫氧化物，是一類具有層狀結構的新型無機功能材料。在合成制備吸附劑處理放射性廢水或其他廢水方面，水滑石類化合物相比于其他的礦質(zhì)材料是一個較新的研究方向。Zhang等利用油頁巖灰通過用酸淋洗和共沉淀的方法合成了類水滑石的復合材料（HTlc），這是一種Mg-Al水滑石結合其他金屬陽離子形成的層狀形態(tài)復合材料。在只含有鈾的溶液體系中，當溫度由298K上升到318K時，HTlc對鈾的最大吸附量由156mg/g增加到200mg/g，其吸附動力學是擬二級反應模型，吸附過程符合Langmuir等溫模型。Anirudhan等也利用焙燒的水滑石、鈉十二烷基硫酸鹽和4乙基氨基硫脲合成了具有乙烷基氨基硫脲夾層的焙燒水滑石復合材料（ETSC-OHTC）。ETSC-OHTC在pH值范圍為4.0—6.0時對U（Ⅵ）的吸附可達到最大，其吸附動力學為擬二級反應模型，吸附過程符合Freundlich吸附模型，且KF值為25.43mg/g。實驗還討論了吸附劑的量、pH值、被吸附物的初始濃度、接觸時間、離子強度等因素對ETSC-OHTC吸附能力的影響。

3 結論

本文概述了一系列能夠有效去除水體中鈾的吸附劑，特別是一些新型的復合吸附材料，并簡要介紹了它們對鈾的吸附能力及其影響因素。

參考文獻：

[1]徐花花，周啟，熊文祥.原子彈理論及原料[D].北京：科學出版社，2011.

[2]唐志，堅張平，左社.強低濃度含鈾廢水處理技術的研究進展[J].工業(yè)用水與廢水，2003（04）：9-12.

[3]徐銘澤.功能納米復合材料的制備及其在核廢水處理中的應用[D].吉林大學博士學位論文，2014.

作者簡介：張凡（1983-），女，河北保定人，本科，工程師，研究方向：環(huán)境工程。