一步水熱法合成含羧基碳微球及其對(duì)鈾(VI)--畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：一步水熱法合成含羧基碳微球及其對(duì)鈾題目：一步水熱法合成含羧基碳微球及其對(duì)鈾(VI)(VI)的吸附性能研究的吸附性能研究學(xué)學(xué)院院（系系、部部）：化化學(xué)學(xué)生生物物與與材材料料科科學(xué)學(xué)學(xué)學(xué)院院 專專 業(yè)業(yè)： 化化學(xué)學(xué)工工程程與與工工藝藝 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào)： 08053205 學(xué)學(xué) 生生 姓姓 名名： 王王長長壽壽 指指 導(dǎo)導(dǎo) 教教 師師： 張張志志賓賓（講講師師） 二二一二年六月一二年六月 Graduation design (thesis)Title: Adsorption of U(VI) by Carbonaceous Materials with Carbo

2、xylic Groups using One-pot Hydrothermal CarbonizationName: Chang-Shou Wang Student ID: 08053205 Instructor: Zhi-Bing Zhang Major: Chemical Engineering J u n e 2 0 1 2東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 中文摘要 水熱法合成碳微球及其對(duì)鈾水熱法合成碳微球及其對(duì)鈾(VI)(VI)的吸附性能研究的吸附性能研究王長壽（東華理工大學(xué)化工系，江西撫州，344000）摘 要本文以葡萄糖和丙烯酸為原料，通過一步水熱法合成表面含羧基的碳微球（HC-AA）

3、 ，通過掃描電鏡（SEM）和紅外光譜（FT-IR）對(duì)其結(jié)構(gòu)及表面功能基團(tuán)進(jìn)行了表征。同時(shí)研究了 HC 和 HC-AA 對(duì)鈾（VI）的吸附性能，并討論了鈾（VI）溶液初始pH 值，振蕩時(shí)間，鈾的初始溶度和溫度對(duì)兩者吸附鈾（VI）的影響，并用 Langmuir 和 Freundlich 吸附等溫模型研究兩種碳的吸附鈾（VI）平衡時(shí)的數(shù)據(jù)；用準(zhǔn)一級(jí)和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型研究了其動(dòng)力學(xué)特性。熱力學(xué)結(jié)果表明 HC 和 HC-AA 吸附鈾（VI）都是吸熱和自發(fā)的過程。關(guān)鍵詞：水熱炭化； 鈾(VI)； 吸附； 丙烯酸東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 英文摘要 Adsorption of U (VI) by Carb

4、onaceous Materials with Carboxylic Groups using Hydrothermal CarbonizationChang-Shou Wang （East China Institute of Technology，F(xiàn)uzhou，Jiangxi 34400）ABSTRACTCarbonaceous materials (HC-AA) with carboxylic group on the surface were synthesized via one-pot hydrothermal carbonization of glucose and acryli

5、c acid. The products were characterized by SEM and FT-IR. The adsorptive property for U (VI) of HC-AA was investigated comparing with the carbonaceous materials synthesized without acrylic acid (HC). The effect of initial pH, contact time, concentration of U (VI) and temperature were studied. The st

6、atic experiments are researched using Langmuir and Freundlich isotherms. The kinetics of adsorption analyzed using pseudo-first and pseudo-second order models. The thermodynamic results showed that the adsorption of U (VI) on HC and HC-AA was endothermic and spontaneous in nature. Keywords: Hydrothe

7、rmal carbonization; U (VI); Adsorption; Acrylic acid東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 目 錄第一章 緒論.11.1 球形碳材料的概述.11.2 碳微球的制備方法.11.2.1 水熱法.11.2.2 化學(xué)氣相沉淀法.11.2.3 還原法.21.2.4 模板法.21.2.5 高溫?zé)峤夥?31.2.6 電弧放電法.31.3 碳微球的表征方法.31.4 碳微球的應(yīng)用.31.4.1 電極材料.41.4.2 作模板劑制備空心材料.41.4.3 吸附劑.51.4.4 催化劑材料.51.5 鈾資源狀況及其危害.51.6 選題背景.61.7 本課題的研究內(nèi)容

8、.7第二章 實(shí)驗(yàn)部分.82.1 原料試劑與儀器.82.2 實(shí)驗(yàn)方法.82.2.1 水熱炭的制備.82.2.2 鈾標(biāo)準(zhǔn)容溶液的配制.82.2.3 水熱炭吸附鈾實(shí)驗(yàn)的方法.9第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析.10東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 3.1 水熱炭的表征.103.2 初始PH 的影響.113.3 振蕩時(shí)間的影響.113.4 鈾初始濃度的影響.123.5 溫度的影響.133.6 吸附等溫線.143.7 吸附動(dòng)力學(xué).163.8 吸附熱力學(xué).17第四章 結(jié)論.20第五章 致謝.21參考文獻(xiàn).22東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 11.緒論1.1 球形碳材料的概述碳元素是最常見元素之一，元素周期表第

9、IV 主族，原子的內(nèi)層只有 1S 軌道，外層的 2S、2P 兩軌道很容易雜化成鍵，除了形成單鍵外還可能形成雙鍵和叁鍵。由于炭原子間奇異的成鍵方式，使之能夠形成環(huán)狀、網(wǎng)狀、鏈狀等結(jié)構(gòu)，使得炭元素同素異構(gòu)體結(jié)構(gòu)多樣化。從 80 年代以來，C60、C70等一些富勒烯類的出現(xiàn)，以炭為主體的功能材料的研發(fā)成了材料領(lǐng)域的主要發(fā)展方向之一1-2。具有球形結(jié)構(gòu)的炭基材料，由于具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕、耐熱及強(qiáng)度高等特點(diǎn)，使其在納米領(lǐng)域、能儲(chǔ)、固液分離和潤滑材料等方面有著巨大的應(yīng)用前景3-7。當(dāng)前對(duì)球形炭材料研究主要采用以煤、高分子化合物和瀝青為原料的炭材料。隨著各種研究的深入，一些新型炭材料的制備方法也隨著提出，

10、合成出來的球形炭材料已經(jīng)從納米級(jí)到微米級(jí)，極大的豐富了炭材料的研究.依據(jù) Serp 等8人的研究將炭微球按照其尺寸大小分為：（1）微米級(jí)炭材料珠子，直徑于 1 m 以上：（2）富勒烯系 Cn，例 C60、C70等和洋蔥炭（具有類似于石墨層的結(jié)構(gòu)，直徑介于 1- 20 nm 之間） ；（3）未完全石墨化的納米炭微球，其直徑介于 50 nm-1 m 之間。隨著對(duì)球形炭材料深入的研究，研究人員開始需求新原料去制備炭微球。由于所采用的原料不同則采用不同的制備方法，一些常見的制備方法有化學(xué)氣相沉積法、還原法、模板法和等高溫?zé)峤夥ā?.2 碳微球的制備方法1.2.1 水熱法水熱法是指在密封，高壓力容器中，

11、以水或水溶液為介質(zhì)，在一定溫度（100-800 ）和壓力（l-80 MPa）下，利用物質(zhì)間的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行產(chǎn)物合成的合成。在水熱合成條件下，反應(yīng)物常以離子、分子團(tuán)的形式存在，處于臨界或超臨界狀態(tài)的水或其他溶劑有助于提高這些離子或分子團(tuán)的反應(yīng)活性。近年來用水熱法制備炭微球，采用的原料大都為生物質(zhì)原料，如淀粉、葡萄糖、蔗糖、纖維素等。Wang 等人9以蔗糖為原料，將蔗糖溶液放入高壓反應(yīng)釜中，在 190 條件下水熱反應(yīng) 5 h 得到膠體微球。再在氫氣氣氛的保護(hù)下，將膠體碳球置于 1000 下碳化，得到粒徑分布在微米級(jí)的炭微球。并討論了炭微球尺寸的影響因素及其電化學(xué)性能。Yi 等人10以葡萄糖為原料，在

12、160條件下水熱反應(yīng) 6 h 制備膠體炭球，并在 500 下加熱 4 h 后得到碳微球。由于水熱法制備的炭微球單分散性能良好且具有豐富的活性官能團(tuán)，可負(fù)載金屬催化劑；具有較強(qiáng)的包覆和被包覆能力，可用于制備具有特殊功能的復(fù)合材料；在高溫下易除去，可用做模板材料制備空心球及有孔材料等。另外，水熱法制備的粉體無需燒結(jié)，東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 2有效的避免了燒結(jié)過程中引入雜質(zhì)或是粒子融導(dǎo)致的粒徑增大等問題。同時(shí)，水熱過程操作簡(jiǎn)單，過程具有可調(diào)變性，即通過調(diào)節(jié)溫度的高低、反應(yīng)時(shí)間、填充度及原料的濃度等因素調(diào)節(jié)產(chǎn)物的形貌特征，無污染且產(chǎn)物較純而成為制備單分散炭微球的理想方法。1.2.2 化學(xué)氣

13、相沉淀法化學(xué)氣相沉淀法簡(jiǎn)稱 CVD 法，是指利用原料在氣相中通過化學(xué)反應(yīng)形成基本粒子并經(jīng)過成核、生長兩個(gè)階段合成薄膜、粒子、晶須或晶體等固體材料的工藝過程。通常用乙烯、乙炔、苯乙烯等一些化學(xué)性質(zhì)比較活潑的含有不飽和化學(xué)鍵的化合物作碳源。目前的一些學(xué)者傾向于不用催化劑，而是直接熱解有機(jī)碳源制備碳微球材料。Jin 等11用不同的碳?xì)浠衔餆峤馍商嘉⑶?。另外，在制備碳球過程中，若加入二茂鐵，則有碳納米管生成，二茂鐵的濃度越大，產(chǎn)物中碳納米管所占的比例就越大。這說明催化劑在碳球的制備中是不必要的，但該方法所制得的碳球表面粗糙，且存在比較嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象。1.2.3 還原法還原法也是一種常用的方法，主要

14、用來制備中空碳微球。Bao 等12人將一定量六氯苯粉末和細(xì)小的金屬鈉顆粒放入研缽內(nèi)，小心而迅速地將六氯苯粉末和金屬鈉擠壓到一起。隨后將混合物放入玻璃內(nèi)襯的反應(yīng)釜內(nèi)，密閉后反應(yīng) 10 h，得到 50100 nm 的碳球和粒徑為 100 nm 左右的氯化鈉晶體混合粉末。將用乙醇和沸水洗滌后的產(chǎn)品在氮?dú)鈿夥罩?，?1400 以上鍛燒 46 h，得到空心的碳球結(jié)構(gòu)。但這種方法條件要求苛刻，過程也較復(fù)雜。1.2.4 模板法模板法也有兩種，可一種是軟模板法，另一種是硬模板法。軟模板法一般會(huì)在反應(yīng)體系中加入一些表面活性劑，作用是形成微反應(yīng)器控制碳球的生長。硬模板法則通常采用不同的介質(zhì)，如高分子球、Al2O3

15、孔道、二氧化硅球等來合成球形碳材料。Song等人13用模板（聚苯乙烯小球）一步合成嵌有 Pt 納米粒子的碳空心球。合成過程如圖1-1，利用模板表面的負(fù)電荷先吸附上 CTAB 和蔗糖，再利用 CTAB 上的正電荷吸附PtC162-，最后需要在 N2氣氛中鍛燒以除去球內(nèi)部的模板球，然后蔗糖碳化成空心微球，PtC162-則還原成 Pt 單質(zhì)。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 3圖 1-1 合成 Pt/C 空心納米球的流程示意圖Figure 1-1 Schematic diagrams of synthesis Pt/C hollow nanosphere1.2.5 高溫?zé)峤夥℉ou 等人14在熱解

16、蒽和二茂鐵的混合粉末的實(shí)驗(yàn)中，偶然的發(fā)現(xiàn)在蒽與二茂鐵的摩爾比為 1:7 時(shí)可制得碳納米球。Pol 等人15用直接高溫加熱的方法制得了單分散、結(jié)構(gòu)均一的碳微球。也有人將 1,3,5-三甲基苯放入封閉的容器中，在 700 高溫高壓下加熱 3 h，后冷卻，得了具有球形結(jié)構(gòu)的非石墨化碳微球。1.2.6 電弧放電法電弧放電法，它是一個(gè)比較成熟的碳的制備碳納米管的技術(shù)，但改變實(shí)驗(yàn)條件時(shí)，這種方法可以得到碳微球。李永峰等16以煤炭原料的條件下制備球形碳。先干煤粉及煤焦油粘結(jié)劑和鎳粉（粒徑 150m）的混合，和一個(gè)直徑 12 mm 煤棒在 5.0 MPa。然后炭化成型煤棒放置在電動(dòng)炭化爐氮?dú)鈿夥障?。在放電過程

17、中，通過觀察窗可以看到陽極反應(yīng)器底部的液滴狀物質(zhì)。放電結(jié)束后，收集反應(yīng)堆底部的黑色煙塵進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)有球形碳材料，直徑為 1020m。1.3 碳微球的表征方法在科研界中大多材料的合成和研究中，如果要想全方面，立體化的了解所合成出來材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇恰當(dāng)?shù)臏y(cè)試方法和表征往往是很重要的。對(duì)于水熱等方法合成出來的碳球來說，最常見的表征測(cè)試手段就是電子顯微鏡，例如用高分辨率的掃描電鏡（SEM）可以直接觀察制品的形貌外觀，從中也可以觀察到小球之間是否有團(tuán)聚東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 4現(xiàn)象、表面是否有凹槽，是否光滑、球形是否均勻等，這種表征手段的缺點(diǎn)就是不能直接明了的確定微球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。若要

18、觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)并分析其結(jié)構(gòu)特性，可以將其切片，制片后觀察。若想簡(jiǎn)單直接觀察到碳微球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)則要通過透射電鏡（TEM）或高分辨透射電鏡（HRTEM）方可。官能團(tuán)的表征也是很重要的一種，可以讓科研者更好的掌握自己合成出來的材料帶有那些官能團(tuán)，對(duì)后續(xù)的反應(yīng)更加有利，從紅外線光譜（FT-IR）中可看出這些材料是否含有的一些官能團(tuán)，相應(yīng)的峰值對(duì)應(yīng)相應(yīng)的官能團(tuán)。碳微球結(jié)構(gòu)的表征方法除了上述介紹的幾種外，還有氮?dú)馕?、核磁共振，熱重分析（TGA）等方法?？偠灾?，要詳細(xì)的了解各種類型材料的結(jié)構(gòu)，則需要利用多種不同的表征和分析方法。1.4 碳微球的應(yīng)用1.4.1 電極材料炭微球在一定的條件下可以導(dǎo)電。利用這

19、一獨(dú)特的特點(diǎn)，可以用炭微球做成電極材料。Sn-Sb 合金在做鋰電池的電極材料比較突出，應(yīng)用也比較廣泛，但其也存在著一些缺點(diǎn)，如粉化、團(tuán)聚等問題大大的限制了它的應(yīng)用范圍。Wang 等17采用了可逆儲(chǔ)鋰量達(dá) 430 mAh/g，用循環(huán)性能較好的炭微球作為骨架，在其表面搭載納米級(jí)的 Sn-Sb粒子后，其循環(huán)穩(wěn)定性和儲(chǔ)鋰性能均有較大的提升，并且炭微球表面的結(jié)構(gòu)對(duì)充放電過程中納米 Sn-Sb 粒子的團(tuán)聚有很好的抑制效果。任平等18采用比表面積為 425 m2/g，孔隙率在 0-42 cm3/g 之間的炭微球做催化劑鉑的載體，將制得的含 Pt-石墨炭材料做成電極材料，應(yīng)用在甲醇燃料電池中。1.4.2 作模

20、板劑制備空心材料以表面帶有羰基和羥基等官能團(tuán)的碳球?yàn)槟０逶?，已成功地制備了WO3、TiO2、GaN 等空心球6,19。其主要的原理是：活性金屬離子與膠狀碳球表面中的羥基不是簡(jiǎn)單地吸附在表面，而形成了穩(wěn)定的化學(xué)鍵。然后把所形成的復(fù)合物暴露在空氣中鍛燒，就可得到空心的氧化物。另外，把所得到的氧化物進(jìn)一步處理就可得到別的化合物。李亞棟20等用膠狀碳球做模板合成了 GaN 空心球，其過程如下：首先膠狀碳球與 GaCl3作用，讓 Ga 離子均勻地分布在碳球表面；然后在空氣中鍛燒除去碳，這種方法就可得空心的 Ga2O3材料，最后需要在通 NH3條件下煅燒 Ga2O3制備空心的GaN。其詳細(xì)的合成過程見參

21、考圖 1-2。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 5圖 1-2 用碳球作模板制備 GaN 空心球的示意圖Figure 1-2 Schematic mechanism for the formation of GaN hollowspheres using carbon spheres as templates1.4.3 吸附劑利用水熱法合成出來的炭微球其表面帶有一些含氧官能團(tuán)，正因?yàn)檫@些官能團(tuán)能與一些金屬離子相結(jié)合，從而達(dá)到除去金屬雜質(zhì)的目的。以活性炭和葡萄糖作為原料，經(jīng)水熱合成制得了帶有納米炭球的材料，簡(jiǎn)稱為活性炭納米復(fù)合材料。檢測(cè)得知碳材料的表面含有大量的活潑官能團(tuán)，并以 Cr（VI）為吸

22、附液，納米復(fù)合材料為吸附劑，探討其對(duì)金屬離子的吸附效果。通過與一般的活性炭做對(duì)比試驗(yàn)得知，這種納米復(fù)合材料對(duì) Cr（VI）的吸附容量增加了 3 倍。隨著大量科研工作的投入，科研人員的潛心研究，各種表征測(cè)試儀器的精確化，制備吸附效果更好的碳微球也是指日可待的。1.4.4 催化劑材料Sun 等11 發(fā)現(xiàn)炭微球可作為催化劑的載體。通過改變實(shí)驗(yàn)的條件，制備含有活性官能團(tuán)，炭球粒徑分布均勻的炭微球。這種炭微球作為載體時(shí)不僅能將金屬離子均勻的吸附在其表面，還將它們緊緊的裹在內(nèi)部，有效的阻止貴金屬的團(tuán)聚。另一類具有特殊結(jié)構(gòu)的核殼粒子是球形膠囊，該結(jié)構(gòu)與其他球形材料相比具有較大的比表面積，較小的密度及特殊的力

23、學(xué)、光電等物理性質(zhì)及應(yīng)用價(jià)值，成為材料研究領(lǐng)域引人注目的方向之一21。Li 等22采用粒徑在幾十納米到幾微米的空心含炭化合物（HCS）為載體，經(jīng)濕法浸漬，以 HCS 為骨架，在其表面載 Pt 得到 HCS/Pt 的混合物。由于 HCS 的空心結(jié)構(gòu)大大增加了材料的比表面積，同時(shí) Pt 粒子均勻的負(fù)載在 HCS 的內(nèi)外表面上，有效地增加了產(chǎn)物單位質(zhì)量載 Pt 的數(shù)量，使混合物在甲醇氧化過程中的催化活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以炭微球?yàn)檩d體得到的炭微球/Pt 混合物。1.5 鈾資源狀況及其危害現(xiàn)在主流的能源是煤炭，石油和天然氣，這些是帶動(dòng)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，但隨著煤炭，石油，天然氣等一些不可再生的資源日益緊缺的

24、時(shí)候，發(fā)展新型能源是必然的趨勢(shì)，為了地球上的人類能長久的發(fā)展和生存，核電是一個(gè)很好的解決能源危東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 6機(jī)途徑。它既對(duì)環(huán)境的污染很小，又可節(jié)省下以往大量傳統(tǒng)燃料的運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用。從上世紀(jì) 50 年代 世界上第一座核電站建成，到 21 世紀(jì)初，據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)預(yù)計(jì)有 58 個(gè)國家和地區(qū)建造核電站，電站總數(shù)將達(dá)到上千座，裝機(jī)容量將達(dá)到 8 億千瓦，核發(fā)電量將占總發(fā)電量的 35 。可見，核電在世界能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要的地位23。從現(xiàn)有的條件來分析，鈾的來源主要分為兩大類型：第一類為主要資源，是指直接從鈾礦山和加工回收的鈾；第二類為二次資源，是指回收利用的鈾資源，其中包括高

25、低濃縮鈾（LEU） 、高濃縮鈾（HEU）和混合氧化物燃料（MOX） 、再處理的鈾和從海水中富集的鈾。以前，鈾的生產(chǎn)就滿足不了市場(chǎng)的需求，二次資源彌補(bǔ)了市場(chǎng)的不足。但隨著庫存和高濃縮鈾的耗盡，二次資源的市場(chǎng)占有額也將逐漸下降。預(yù)計(jì)到 2020 年，其提供給市場(chǎng)的鈾僅能占市場(chǎng)需求的 15 %。因此，核工業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，要解決鈾資源的需求，就要開發(fā)更多的鈾資源?？偹苤櫴且环N具有放射性的物質(zhì)，其放射出的射線看不到摸不著，可對(duì)人體健康和環(huán)境的影響極大，這些東西既可在人體之外造成外照射損傷，也可通過飲食或呼吸進(jìn)入人體造成內(nèi)照射損傷。放射性含鈾廢水中的放射性核素鈾通過外輻照和內(nèi)輻照兩條途徑對(duì)人體構(gòu)

26、成危害。內(nèi)輻射是指輻射源直接進(jìn)入人體中對(duì)人體的器官輻射。外輻射是指輻射源發(fā)出輻射體（主要是 和 射線）直接對(duì)人體輻射。放射性含鈾廢水的污染和人類生存環(huán)境中的其它污染相比，具有以下特點(diǎn)24-27：（1）半衰期長，放射性難消失，如果放不慎將射性核素排放在環(huán)境中，就會(huì)不斷對(duì)周圍產(chǎn)生放射性的污染，這時(shí)可以采用化學(xué)、物理、生物等處置方法可以減少它的放射性活度，而不能使放射性消失。（2）放射性污染在對(duì)人類的危害等方面具有疊加性，即使極小的放射性核素輻照劑量進(jìn)入人體，也會(huì)因?yàn)殚L期存在及積累對(duì)人體產(chǎn)生極大的危害。（3）放射性污染是無色、無味的，也不能直接被公眾感知它的存在，所以具有不可預(yù)防性，危險(xiǎn)性極大。1.

27、6 選題背景碳微球以及碳基材料在吸附材料，電極材料，電池催化劑等方面起到很重要的角色，在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中也發(fā)揮了很大的價(jià)值作用。在合成碳微球方法上以前的一些合成方法往往是高能耗的合成方法，而且合成出來的碳微球納米材料表面都比較難功能化，尋求一種新的方法制備全新的碳微球納米材料而然是一大挑戰(zhàn)。如今國內(nèi)外的核能利用在逐漸地攀升，放射性物質(zhì)鈾的回收和利用也是關(guān)鍵的技術(shù)，在前人研究的前提下，本文用水熱炭來吸附鈾，旨在探索一條天然資源利用和放射性核素處理的新技術(shù)方法，為工業(yè)處理水環(huán)境中鈾離子的分離富集提供參考依據(jù)和為將生物吸附技術(shù)推廣到實(shí)際應(yīng)用中打下基礎(chǔ)，對(duì)我國目前核環(huán)境治理和相關(guān)地域地東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)

28、計(jì)（論文） 緒論 7下水放射性污染生物修復(fù)、評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)和控制將具有一定的指導(dǎo)和參考意義。1.7 本課題的研究內(nèi)容傳統(tǒng)的一些制備方法由于純度小、產(chǎn)率低、比表面積小等缺點(diǎn)制約了碳微球在催化、吸附、分離等領(lǐng)域的應(yīng)用。為拓展它的應(yīng)用領(lǐng)域，采用工藝流程一步到位，同時(shí)產(chǎn)率較高的方法來合成就具有非凡的意義。鑒于以上情況，本論文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：（1）采用多種自然界中廣泛存在的糖類作為碳源，利用水熱的方法，通過調(diào)控反應(yīng)時(shí)間、溫度、反應(yīng)物濃度等參數(shù)，得到了具有較好球狀形貌的碳材料。該碳質(zhì)材料表面具有富含羥基、羧基等官能團(tuán)的活性表面層。對(duì)其形成機(jī)理做了深入探索。（2）向原有體系中加入一定比例的酸（丙

29、烯酸） ，通過改變加入的不同種類的酸的用量使水熱炭表面引入大量的羧基。（3）將碳微球和改性后的碳微球?qū)︹欉M(jìn)行吸附試驗(yàn)，分析水熱炭在吸附鈾的機(jī)理，改性后的水熱炭對(duì)吸附有何影響。（4）通過一系列的吸附實(shí)驗(yàn)考察溶液初始 pH 值、溫度、鈾的初始質(zhì)量濃度、反應(yīng)溫度，振蕩時(shí)間等因素對(duì)水熱炭吸附處理模擬含鈾溶液的影響，確定吸附平衡時(shí)間，最佳吸附條件等；求取各吸附等溫線模型、各動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)等，計(jì)算吸附劑對(duì)鈾的吸附率和吸附量，研究其吸附過程的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)特性及吸附反應(yīng)類型，建立吸附過程的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)模型方程。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 實(shí)驗(yàn)部分 82. 實(shí)驗(yàn)部分2.1 原料試劑與儀器本文中使用的實(shí)驗(yàn)原

30、料和儀器如表 2-1 和表 2-2 所示。表 2-1 主要試劑及其規(guī)格Table 2-1 Raw Material and their specification原料與試劑純度出廠地址葡萄糖分析純國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司丙烯酸分析純天津市大茂化學(xué)試劑廠鹽酸分析級(jí)南昌鑫光精細(xì)化工廠氫氧化鈉分析級(jí)國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司無水乙醇分析級(jí)國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司偶氮胂()分析級(jí)上海恒遠(yuǎn)生物科技有限公司八氧化三鈾分析級(jí)721 核礦表 2-2 試驗(yàn)主要儀器及其規(guī)格Table 2-2 Experimental instrument儀器型號(hào)產(chǎn)地可見分光光度計(jì)SP-721E上海光譜儀器有限公司電子天平ML104

31、Mettler AE 163（德國）pH 計(jì)PB-10德國賽多利斯有限公司數(shù)顯恒溫水浴鍋國華電器有限公司離心機(jī)3000r湘儀離心機(jī)儀器有限公司電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱DHG-9003B5-III上海新苗醫(yī)療器械制造公司振蕩器SKY-200B上海蘇坤實(shí)業(yè)有限公司磁力攪拌器DF-101C鞏義市予華儀器有限公司2.2 實(shí)驗(yàn)方法2.2.1 水熱炭的制備稱取 2.0 g 葡萄糖兩份，分別用 15 mL 去離子水溶解，置于 25 mL 的水熱反應(yīng)釜中，一份中加入 2.0 mL H2O，另一份加入 2.0 mL 丙烯酸，蓋上并在 180下反應(yīng) 16 h，冷卻并離心后得到棕黑色的固體，用水和乙醇清洗數(shù)遍，并在 80

32、下真空干燥，得到的水熱炭分別為 HC 和 HC-AA。2.2.2 鈾標(biāo)準(zhǔn)容溶液的配制準(zhǔn)確稱取 1.1792 g 基準(zhǔn)八氧化三鈾，置于 100 mL 的燒杯中。然后加 10 mL 鹽酸，3 mL H2O2，兩滴 HNO3，蓋上表面皿，放置 3 min 并攪拌，待劇烈反應(yīng)停止后，加熱東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 實(shí)驗(yàn)部分 9至完全溶解，取下，稍冷，轉(zhuǎn)入 1000 mL 容量瓶中，加蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，此時(shí)得到的溶液 1 mL 含有 1 mg UO22+。實(shí)驗(yàn)所用的不同濃度的鈾溶液，由上述標(biāo)準(zhǔn)溶液加蒸餾水配制而成。2.2.3 水熱炭吸附鈾實(shí)驗(yàn)的方法移取 50 mL 一定質(zhì)量濃度（50g/mL）的

33、鈾溶液于到 250mL 的錐形瓶中，用 10% HCl 或 NaOH 溶液調(diào)節(jié) pH 值，加入一定量（0.01g）的水熱炭，一定溫度下置于水浴恒溫振蕩器中振蕩吸附一定時(shí)間，以 3000 r/min 的速度離心 5 min 后，取上層溶液1 mL 上清液到 25mL 的容量瓶中，分別依次加入一定量的緩沖溶液，偶氮胂，鹽酸（3moL/mL）后定容，顯色 20min 后測(cè)其吸光度，并根據(jù)吸光度計(jì)算鈾含量。水熱炭對(duì)鈾 t 時(shí)刻吸附量 (mg/g) 通過下式計(jì)算：tq mVCCq)(t0式中：q為對(duì)鈾的吸附量 (mg/g)；C0為鈾的初始濃度 (mg/L)；Ct為吸附 t 時(shí)刻時(shí)溶液中鈾濃度 (mg/L

34、)；V 為溶液體積 (L)；m 為吸附劑用量 (g)。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 103. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析3.1 水熱炭的表征如圖 3.1 所示：兩種水熱炭的紅外譜圖都有相似的波峰，因?yàn)槎己邢嗤墓倌軋F(tuán)，在 3400 cm-1左右出現(xiàn)一個(gè)寬波峰，這是對(duì)應(yīng)的水熱炭表面的 O-H 伸縮振動(dòng)峰，在1100 cm-1左右是羧基 C-O 伸縮振動(dòng)峰，在 1720 cm-1附近出現(xiàn)的為 C=O 的伸縮振動(dòng)峰，均為-COOH 的特征吸附峰，表明 HC 和 HC-AA 表面均含有較多的羧基和羥基等含氧基團(tuán)。 350030002500200015001000500 HC HC-AAwavenum

35、bers (cm-1)T(%)圖 3.1 HC 和 HC-AA 的紅外譜圖Figure 3.1 FT-IR spectra of HC and HC-AA圖 3.2 HC 和 HC-AA 的掃描電鏡圖Figure 3.2 SEM of HC (a) and HC-AA(b)(a)(b)東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 11圖 3.2 為 HC 和 HC-AA 的掃描電鏡圖，由圖 3.2(a)可知，合成的 HC 炭微球的大小較為均一且其直徑約為 330 nm 左右，而由圖 3.2(b)可知，合成的 HC-AA 的微球較大，直徑約為 2.5 m，且呈球型。3.2 初始 pH 的影響分別取

36、 50 mL 50 mg/L 的鈾溶液于 150mL 的錐形瓶中，調(diào)節(jié)其 pH 值為3、4、5、6、7 和 8，加入 0.01 g HC 和 HC-AA，在 35下振蕩 120 min 后測(cè)其吸光度，計(jì)算出對(duì)應(yīng) pH 的吸附量。試驗(yàn)結(jié)果如圖 3.3 所示。由圖 3.3 可以看出來，兩種水熱炭對(duì)鈾的吸附量都隨著 pH 值得變化而劇烈的變化，在 pH6 的時(shí)候吸附量隨著 pH 的增加而遞減，在 pH=6 的時(shí)候達(dá)到吸附的最大值。在 pH 較低時(shí)，溶液中的 H+濃度較大，H+與 UO22+相互競(jìng)爭(zhēng)吸附劑上的活性位點(diǎn)，這樣就有更多的 H+占據(jù)了吸附劑上的活性位點(diǎn)，然而吸附劑上的活性位點(diǎn)被 H+占據(jù)后，

37、由于斥力作用而阻礙鈾酰離子對(duì)活性位點(diǎn)的靠近，pH 越低阻力越大，因而吸附能力降低。當(dāng) pH 值較大時(shí)，達(dá)到堿性條件時(shí)，鈾將不能穩(wěn)定存在，會(huì)有沉淀產(chǎn)生。因此在溶液 pH 為 6 時(shí)吸附比較合適。3456780306090120150180210 qe(mg/g)pH HC HC-AA圖 3.3 水熱炭和丙烯酸改性后的水熱炭吸附鈾溶液的 pH 的影響Figure3. 3 The effect of solution pH on adsorption of U (VI) over HC and HC-AA3.3 振蕩時(shí)間的影響在水熱炭為 0.01 g，恒溫水浴振蕩器的溫度為 35，鈾溶液的初始 pH

38、=6 時(shí)，改變其振蕩時(shí)間為（5 min、10 min、15 min、20 min、25 min 和 30 min）計(jì)算出對(duì)應(yīng) pH 點(diǎn)的吸附量，試驗(yàn)結(jié)果如圖 3.4 所示。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 12510152025300306090120150180210 qt(mg/g)t (min) HC HC-AA圖 3.4 HC 和 HC-AA 吸附鈾溶液的振蕩時(shí)間的影響Figure3. 4 The effect of contact time on adsorption of U(VI) over HC and HC-AA由圖 3.4 可知，隨著吸附時(shí)間的延長，水熱炭與溶液中

39、的 UO22+離子充分反應(yīng)，吸附量逐漸升高，至 25 min 時(shí)，反應(yīng)基本達(dá)到平衡。之后，再增加吸附時(shí)間，吸附量的增加量均很小，基本達(dá)到平衡。因此，進(jìn)行吸附平衡實(shí)驗(yàn)時(shí)，本文選擇吸附時(shí)間為 25 min。3.4 鈾初始濃度的影響分別取不同初始質(zhì)量濃度（10、20、30、40、50 和 60 g/mL）的鈾溶液各50mL，調(diào)節(jié) pH = 6，分別加入 0.01 g 水熱炭，35下振蕩吸附 25 min，離心 10 min，取上清液，測(cè)定不同初始質(zhì)量濃度對(duì)鈾吸附的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖 3.5。從圖 3.5 可以看出，當(dāng)在鈾的初始質(zhì)量濃度小于 30 g/mL 時(shí)，吸附曲線的斜率要明顯大于濃度大于 30

40、g/mL 后的吸附曲線。濃度小于 30 g/mL 時(shí)水熱炭的吸附效果比較好，說明水熱炭在低濃度下吸附能力較強(qiáng)，因?yàn)楫?dāng)金屬離子的初始質(zhì)量濃度較低時(shí)，金屬離子與吸附劑接觸充分，基本上所有的金屬離子均可以與吸附劑作用；但隨著鈾初始質(zhì)量濃度的增加，單位質(zhì)量水熱炭對(duì)鈾的吸附量明顯增加。這是因?yàn)殡S著溶液中鈾的質(zhì)量濃度增大，鈾在溶液中就過量了，吸附劑吸附鈾的量也達(dá)到飽和，溶液中過量的鈾只能處于游離的水合離子狀態(tài)，因此，水熱炭較適合作為低濃度鈾的吸附劑。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 1310203040506020406080100120140160180 qe(mg/g)initial con

41、centrations (mg/L) HC HC-AA圖 3.5 水熱炭和丙烯酸改性后的水熱炭吸附鈾溶液的鈾的初始濃度的影響Figure 3. 5 The effect of initial concentrations on adsorption of U(VI) over HC and HC-AA3.5 溫度的影響在 0.01g 水熱炭，振蕩時(shí)間 30min，鈾的初始濃度 50 g/mL，pH=6 的條件下改變振蕩恒溫水浴的溫度（15、25、35、45）探討溶液溫度對(duì)鈾吸附效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖 3.5。圖 3.6 水熱炭和丙烯酸改性后的水熱炭吸附鈾溶液的溫度的影響Figure 3. 6

42、 The effect of temperature on adsorption of U(VI) over HC and HC-AA東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 14從圖 3.6 可看出，在上述溫度范圍內(nèi)水熱炭的吸附量是逐漸上升的，可以得知升溫有利于鈾的吸附，說明水熱炭吸附鈾的過程是吸熱過程。3.6 吸附等溫線在吸附中，常用 Langmuir， Freundlich 等一些吸附等溫式來描述吸附達(dá)到平衡后，吸附質(zhì)在固液兩相中的分配，而這些等溫線是在特定的條件下推導(dǎo)出來的。Langmuir 吸附等溫線Langmuir 等溫線可以有以下幾個(gè)假設(shè)導(dǎo)出26：吸附是可逆的，吸附劑表面的吸附

43、位數(shù)量一定、均勻，且所有吸附位的吸附能相等；被吸附在吸附劑表面的分子不發(fā)生側(cè)向運(yùn)移; 吸附劑表面被吸附的分子之間不發(fā)生相互作用； 表面吸附為單層吸附。當(dāng)吸附劑表面只有一種表面吸附位，而且溶液中只有一種吸附質(zhì)時(shí)，吸附量 qe可表示為：eLeLeCKCKQq1max為吸附質(zhì)的吸附量，Ce為金屬元素的平衡濃度，Qmax為最大吸附量，KL為eqLangmuir 吸附平衡常數(shù)。Freundlich吸附等溫線金屬元素在固一液兩相間達(dá)到吸附平衡時(shí)，吸附量 qe可表示為：neFeCKq 或者轉(zhuǎn)化成對(duì)數(shù)形式:eFeCnKqlogloglogKF和 n 為 Freundlich 吸附平衡常數(shù)。由于考慮了吸附自由能

44、隨吸附分?jǐn)?shù)的變化，F(xiàn)reundlich 模型可以描述表面不均一或表面位吸附粒子后產(chǎn)生相互作用的表面吸附行為。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以和上述的 Langmuir 和 Freundlich 吸附等溫線進(jìn)行擬合，結(jié)果如表3-1，圖 3.7、圖 3.8 和圖 3.9。從兩個(gè)吸附等溫線的 R2的值來看，都在 0.9 以上，說明這兩種模型均可用于擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，相對(duì)而言，HC-AA 和 HC 的 Langmuir 等溫線的R2值大于 Freundlich 吸附等溫線的值，說明 HC-AA 和 HC 對(duì) U(Vl)的吸附更適合于Langmuir 模型。也可以看出改性后的水熱炭的最大吸附量大于沒有改性的水熱炭。東華理工大

45、學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 15表 3-1 HC 和 HC-AA 的吸附等溫線Table 3-1 Isotherm for adsorption of U(VI) on HC and HC-AALangmuir isothermFreundlich isothermAdsorbentsKLQm (mg/g)2RKFn2RHC0.10668.70.97815.62.900.949HC-AA0.256185.20.99447.92.480.9070102030405020406080100120140160180200 qe(mg/g)Ce(mg/L) HC HC-AA圖 3.7 水熱炭和丙

46、烯酸改性后的水熱炭在 308K 下的吸附等溫線Figure 3.7 Adsorption isotherms for adsorption of U (VI) on HC and HC-AA at 308K010203040500.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9 HC HC-AACe/qeCe(mg/L)圖 3.8 HC 和 HC-AA 在 308 K 下的 Langmuir 吸附等溫線東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 16Figure3. 8 Langmuir isotherms for adsorption of U(VI) on HC and HC-A

47、A at 308 K0.00.51.01.52.02.53.03.54.03.23.43.63.84.04.24.44.64.85.05.2 HC HC-AAlnqelnCe圖 3.9 HC 和 HC-AA 在 308 K 下的 Freundlich 吸附等溫線Figure3. 9 Freundlich isotherms for adsorption of U (VI) on HC and HC-AA at 308 K3.7 吸附動(dòng)力學(xué)吸附動(dòng)力學(xué)主要是研究吸附劑吸附溶質(zhì)的速率，而吸附速率是決定固-液界面上吸附質(zhì)的滯留時(shí)間。下面主要從準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型來分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模

48、型假設(shè)吸附主要受擴(kuò)散步驟控制，吸附方程如下：tKqqqete1lnln式中：qe為吸附平衡時(shí)水熱炭對(duì)鈾的吸附量 (mg/g)；qt為 t 時(shí)刻的吸附量 (mg/g)；K1為準(zhǔn)一級(jí)吸附速率常數(shù) (min-1)。準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型假設(shè)吸附速率與化學(xué)吸附機(jī)理有關(guān)，吸附方程如下：eetqtqKqt221式中：K2為準(zhǔn)二級(jí)吸附速率常數(shù) (g/mgmin)。表 3-2 HC 和 HC-AA 的吸附動(dòng)力學(xué)Table 3-2 Adsorption kinetics for U(VI) on HC and HC-AA準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)吸附劑q1k1R2q2k2R2HC54.90.1090.98179.61.

49、3410-30.990HC-AA58.20.0900.972156.53.4810-30.997由表 3-2、圖 3.10 和圖 3.11 可知，HC 和 HC-AA 對(duì)鈾(VI)的吸附對(duì)準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 17程的擬合的線性相關(guān)度較高(R20.99)大于準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合的線性相關(guān)度。但是，對(duì)于 HC，其由準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)方程理論計(jì)算得到的平衡時(shí)的吸附容量 qe,cal(79.6 mg/g)比實(shí)驗(yàn)測(cè)得的吸附量 qe,exp(55.0 mg/g)相差較大，因此，HC 對(duì)鈾(VI)的吸附不符合準(zhǔn)二吸附動(dòng)力學(xué)。雖然其對(duì)準(zhǔn)一級(jí)的吸附動(dòng)力學(xué)模型擬合的線性相關(guān)度較小，

50、但 R20.98，因此符合準(zhǔn)一級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)于 HC-AA，其由準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)方程理論計(jì)算得到的平衡時(shí)的吸附容量 qe,cal(156.5 mg/g)比實(shí)驗(yàn)測(cè)得的吸附量 qe,exp(153.1 mg/g)相差較小，因此其對(duì)鈾的吸附符合準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型。 468101214161820221.82.02.22.42.62.83.03.23.43.63.84.0 HC HC-AAln(qe-qt)t(min)圖 3.10 水熱炭和丙烯酸改性后的水熱炭在 308K 下的準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)Figure3. 10 Pseudo-First order kinetics for adsorptio

51、n of U(VI) on HC and HC-AA at 308K05101520250.050.100.150.200.250.300.350.40 HC HC-AAt/qtt(min)圖 3.11 水熱炭和丙烯酸改性后的水熱炭在 308K 下的準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)Figure 3.11 Pseudo-Second order kinetics for adsorption of U(VI) on HC and HC-AA at 308K3.8 吸附熱力學(xué)東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 18采用靜態(tài)吸附法，對(duì) 15、25和 35的溫度下 HC 和 HC-AA 吸附鈾(VI)的影響，主要

52、從以下幾個(gè)熱力學(xué)函數(shù)考慮：吉布斯自由能變 G (kJ/mol) ,焓變 H(kJ/mol)和熵變S (kJmol-1K-1)：dKRTGlnRTHRSKdln通過 lnKd 對(duì) 1/T 作圖得一曲線，如圖 3.12 所示，由直線斜率和截距可分別計(jì)算和，根據(jù)下面的公式求得 G，結(jié)果見表 3-5。HSSTHG-0.003150.003200.003250.003300.0033513.513.814.114.414.715.015.315.615.916.216.516.8 HC HC-AAlnKd1/T圖 3.12 水熱炭和丙烯酸改性后的水熱炭的吸附熱力學(xué)Figure 3.12 Thermody

53、namics for adsorption of U (VI) on HC and HC-AA表 3-3 水熱炭和丙烯酸改性后的水熱炭的吸附熱力學(xué)參數(shù)Table 3-3 The thermodynamic parameters for adsorption of U(VI) on HC and HC-AAG (kJmol-1)吸附劑H(kJmol-1)S(Jmol-1K-1)298 K308 K318 KHC36.32179.29-15.35-17.14-18.93HC-AA19.36136.69-20.03-21.40-22.76從表 3-3 可看出，上述兩個(gè)反應(yīng)的H均大于 0，表明 HC

54、和 HC-AA 對(duì)鈾(VI)的吸附過程為吸熱的；且在 15、25和 35的溫度下 HC 和 HC-AA 對(duì)鈾(VI)的G均小于 0，而且溫度越高其G值越小，表明高溫有利于 HC 和 HC-AA 對(duì)鈾的吸附；從表3-3 中還可以看出S為正值，這是因?yàn)樵谌芤旱奈竭^程中，溶質(zhì)的吸附必須隨著溶東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 19劑的脫附而進(jìn)行，吸附的前一過程是伴隨熵的減少，后一過程導(dǎo)致熵的增加，如果溶劑脫附引起的熵增加超過了溶質(zhì)吸附引起的熵減少，則H增加，原因在于 UO22+比 H+大得多，表明水熱炭吸附一個(gè) UO22+時(shí)必須脫附幾個(gè) H+，結(jié)果 UO22+吸附引起的熵減少小小于 H+脫

55、附引起的熵增加，所以S027。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 結(jié)論 204. 結(jié)論本文通過水熱炭化法，在 180下以葡萄糖或葡萄糖和丙烯酸合成了水熱炭 HC和 HC-AA 炭材料。同時(shí)，研究了 HC 和 HC-AA 對(duì)水溶液中鈾(VI)的吸附性能，結(jié)果表明在 pH=6，吸附劑用量為 0.01g，鈾(VI)溶液的濃度 C0=50 mg/L，鈾(VI)溶液體積為50 mL 時(shí)，兩者對(duì)鈾(VI)的吸附量分別為 55.0 mg/g 和 153.1 mg/g，表明以葡萄糖和丙烯酸合成的水熱炭對(duì)鈾(VI)擁有更大的吸附容量，這主要是由于在 HC-AA 表面含有更多的羧基功能團(tuán)。并且，HC 和 HC-AA 對(duì)

56、水溶液中鈾(VI)的吸附過程符合 Langmuir 吸附等溫模型。而 HC 和 HC-AA 對(duì)鈾(VI)的吸附分別符合準(zhǔn)一級(jí)和準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)。熱力學(xué)研究結(jié)果表明，HC 和 HC-AA 對(duì)鈾(VI)的吸附均為吸熱且為自發(fā)的過程。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 致謝 21致 謝本論文是在張志賓老師的精心指導(dǎo)下完成的。在這短短的幾個(gè)月里，通過老師嚴(yán)格的要求和自己認(rèn)真的對(duì)待實(shí)驗(yàn)，使得我的知識(shí)水平和學(xué)習(xí)能力在上一個(gè)臺(tái)階。能取得今天這樣的成就，這很大程度上受益于學(xué)校老師的悉心教誨和耐心指導(dǎo)。張老師的那種做事嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)事求是，不斷追求完美的精神深深的打動(dòng)了我。跟著張老師也使我學(xué)會(huì)了他那種對(duì)待事情的嚴(yán)格要求，在

57、我今后的生活和工作中是起到很大的幫助。在此表示最真誠的感謝！本科的四年學(xué)習(xí)承蒙東華理工大學(xué)的校領(lǐng)導(dǎo)和老師們的關(guān)懷，在你們的關(guān)懷中我們踏踏實(shí)實(shí)的學(xué)好知識(shí)，學(xué)好做人，在即將踏入社會(huì)打下了基礎(chǔ)。在此真心的向這些為我們操心的恩師表示感謝！最后，衷心感謝各位評(píng)閱論文的老師、專家，以及在百忙之中參加論文答辯的諸位老師們。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 參考文獻(xiàn) 22參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1Figueiredo J, Pereira M, Freitas M, et al. Modification of the surface chemistry of activated carbons J. Carbon, 1

58、999, 37(9),1379-1389.2Park S J, Park B J, and Ryu S K. Electrochemical treatment on activated carbon fibers for increasing the amount and rate of Cr (VI) adsorption J. Carbon, 1999, 37(8),1223-1226.3Sun X and Li Y. Colloidal Carbon Spheres and Their Core/Shell Structures with NobleMetal Nanoparticle

59、s J. Angewandte Chemie International Edition, 2004, 43(5),597-601.4Wang Q, Li H, Chen L, et al. Novel spherical microporous carbon as anode material for Li-ion batteries J. Solid State Ionics, 2002, 152,43-50.5Yu S H, Cui X, Li L, et al. From Starch to Metal/Carbon Hybrid Nanostructures: Hydrotherma

60、l MetalCatalyzed Carbonization J. Advanced Materials, 2004, 16(18),1636-1640.6Sun X and Li Y. Ga2O3 and GaN semiconductor hollow spheres J. Angewandte Chemie International Edition, 2004, 43(29),3827-3831.7Luo L B, Yu S H, Qian H S, et al. Large-scale fabrication of flexible silver/cross-linked poly