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第 4 期 曾琼瑶,等: ZnS/AC 复合材料的制备及对铀酰离子的吸附性能 ·753·
式中:Y 为铀(Ⅵ)的去除率,%;q t 为 t 时刻 ZnS/AC 样品的 EDS 分析结果示于图 2。可见,ZnS/AC
对铀酰的吸附量,mg/g;ρ 0 为铀(Ⅵ)初始质量浓度, 材料中 C 元素原子百分比为 98.06%,Zn 元素原子
mg/L;ρ t 为 t 时刻铀(Ⅵ)质量浓度,mg/L;V 为溶液 百分比为 0.68%,S 元素原子百分比为 1.26%,说明
体积,L;m 为吸附剂质量,mg。 成功实现了对 ZnS 的负载。进行吸附实验后所得到
的材料 U-ZnS/AC 中铀元素原子百分比达到 0.21%,
2 结果与讨论 结合 SEM 分析结果,证实了 ZnS/AC 对铀酰离子的
吸附作用。
2.1 BET 分析
AC、ZnS 及 ZnS/AC 的 BET 表征结果如表 1 所
示。由表 1 可见,ZnS/AC 的比表面积相比于 AC 的
比表面积有较大的增加,这是由于纳米 ZnS 的比表
面积大于 AC,ZnS 负载于 AC 后,导致复合材料
ZnS/AC 整体比表面积增加。ZnS/AC 的平均孔径比
AC 略有减小,这是因为 ZnS 不仅分布在 AC 表面,
而且有部分已深入到 AC 内孔,使得 ZnS/AC 的平
均孔径略有减小。由此可知,复合材料 ZnS/AC 具有
较大的比表面积,说明该材料具有很好的吸附潜力。
表 1 ZnS/AC、ZnS 与 AC 的 BET 表征结果
Table 1 BET characterization of ZnS/AC,ZnS and AC
Surface area Pore diameter Pore volume
Samples 2 3
/(m /g) /nm /(cm /g)
AC 165.0240 4.84 0.030
ZnS 211.3154 4.87 0.037
ZnS/AC 201.1961 4.70 0.038
2.2 SEM 和 EDS 分析
分别对 AC、ZnS/AC、ZnS/AC 吸附铀酰离子后 a—ZnS/AC;b—U-ZnS/AC
得到的样品(U-ZnS/AC)进行了扫描电镜分析,结 图 2 样品的 EDS 谱图
Fig. 2 EDS spectra of samples
果示于图 1。图 1a 为 AC 的扫描电镜图,可以看出
AC 表面光滑,呈棒状或块状结构。图 1b 为 ZnS/AC 2.3 XRD 分析
的扫描电镜图,可见,有一定量的纳米 ZnS 晶粒负 样品的 XRD 分析结果示于图 3。图 3a 为 ZnS/AC
载在 AC 表面。图 1c 为 U-ZnS/AC 的扫描电镜图, 复合材料的 XRD 图谱。由图可知,该样品在 2θ 为
可见,该材料整体表面变得粗糙,有大量的物质被 28.55、47.51、56.28附近出现明显的特征衍射峰,
吸附在材料表面。 与立方相闪锌矿的标准卡片(JCPDS 5-566)高度吻
合,分别对应 ZnS 的(111)、(220)、(311)晶面 [19] 。
此外,ZnS/AC 衍射峰宽化,表明负载在复合材料上
的 ZnS 晶粒较小,由 Debye-Scherrer 公式在最强衍
射峰(111)处计算得到 ZnS 平均粒径为 2.2 nm [20] ,
说明负载在 AC 表面上的 ZnS 为纳米晶粒。图 3b
为 U-ZnS/AC 的 XRD 图谱。由图可知,该样品在 2θ
为 28.28、46.97、55.75附近出现新的特征峰,与
标准卡片库中 UO 2 (JCPDS 41-1422)高度吻合,分
别对应 UO 2 的(111)、(220)、(311)晶面。说明
ZnS/AC 复合材料对铀酰离子成功进行了吸附。
2.4 FTIR 分析
图 4 中 a、b 分别为 ZnS/AC 和 U-ZnS/AC 的红
外光谱曲线。图 4a 中,在 1086 cm 处出现 C—O 伸缩
1
a—AC;b—ZnS/AC;c—U-ZnS/AC 1 1
图 1 不同样品的 SEM 照片 振动峰,3428 cm 处出现 O—H 伸缩振动峰,3690 cm
Fig. 1 SEM images of different samples 处出现 S—H 峰。由图可知,ZnS/AC 吸附铀酰离子