Page 153 - 《精细化工》2022年第5期

第 5 期 陈叶桐，等: Zn/Mn/PAA 的制备及对铀酰离子的吸附 ·1007·

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Zn/Mn/PAA-3 对 UO 2 的去除率都达到了 70%以上， 子化，H 与 UO 2 竞争活性位点；同时，UO 2 是铀溶
2+ 液的主要存在形式，吸附剂与吸附质之间存在静电
具有一定的吸附性能，而 Mn/PAA 和 Zn/PAA 对 UO 2
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的去除率相对较低。n(Zn )∶n(Mn )=1∶1 时，吸 排斥作用。由于活性位点竞争和静电排斥力导致
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附性能最优，去除率达到 90.4%，这表明锌离子的 Zn/Mn/PAA-2 对 UO 2 的去除率偏低。当 2.0< pH<5.5
增加有利于提高材料的吸附性能，但当锌离子过量 时，随着 pH 升高，Zn/Mn/PAA-2 表面的羧酸基团
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时，材料性能下降，主要是由于锌离子占据了大量 去质子化，有利于对 UO 2 的吸附，去除率增加。当
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的羧酸基团，减少了材料的吸附位点。在后续研究 pH>6.5 后，UO 2 水解产生(UO 2 ) 3 (OH) 7 、UO 2 (OH) 2 2–
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中，选择 Zn/Mn/PAA-2 作为研究对象，考察其对 等阴离子，不利于与 COO 的配位作用，导致吸附
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UO 2 的吸附性能。 性能降低，去除率偏低。因此，在后续实验中选择
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2.2.2 吸附剂用量对吸附性能的影响 pH=4.3 作为最优吸附条件 。
在 25 ℃，铀酰离子初始质量浓度为 10 mg/L，
吸附时间 2 h，pH 未调节的条件下，考察了吸附剂
Zn/Mn/PAA-2 用量对吸附性能的影响，结果如图 5
所示。

图 6 溶液 pH 对吸附性能的影响
Fig. 6 Effect of pH of solution on adsorption properties

2.2.4 接触时间对吸附性能的影响和吸附动力学研究

在 25 ℃，铀酰离子初始质量浓度为 10 mg/L，
图 5 吸附剂用量对吸附性能的影响
Fig. 5 Effect of adsorbent dosage on adsorption properties 溶液 pH=4.3，Zn/Mn/PAA-2 用量为 1 g/L 的条件下，
考察了接触时间对 Zn/Mn/PAA-2 吸附性能的影响，
由图 5 可知，随着吸附剂 Zn/Mn/PAA-2 用量从 结果如图 7a 所示。
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0.1 g/L 增加到 1.0 g/L，UO 2 去除率从 74%逐渐增加 从图 7a 可以看出，在开始的 5 min 内，Zn/Mn/
到 95%，而吸附量从 74.0 mg/g 下降到 9.4 mg/g。这 PAA-2 对 UO 2 的吸附速率很快，去除率达到 68.7%，
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是因为随着吸附剂 Zn/Mn/PAA-2 用量增加，有效的 随后吸附速率减慢，最终在 30 min 达到吸附平衡，
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吸附位点增加，有利于吸附 UO 2 ，去除率增加。考 去除率达到 82.3%。随着吸附时间进一步增加，去
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虑到 Zn/Mn/PAA-2 用量对吸附 UO 2 的去除率和吸 除率基本保持不变。所以，接触时间 30 min 为最优
附量的影响，本研究选择最佳吸附剂用量为 1 g/L。 接触时间。这主要是由于在吸附过程的初始阶段，
2.2.3 溶液 pH 对吸附性能的影响 Zn/Mn/ PAA-2 材料表面存在大量的吸附位点；随着
在 25 ℃，铀酰离子初始质量浓度为 10 mg/L， 吸附的进行，表面吸附位点逐渐饱和，因此吸附速
吸附时间 2 h，Zn/Mn/PAA-2 用量为 1 g/L 的条件下， 率减慢。
考察了溶液 pH 对 Zn/Mn/PAA-2 吸附性能的影响，
结果如图 6 所示。
由图 6 可知，Zn/Mn/PAA-2 吸附性能受 pH 影
响比较明显，pH 不仅影响 Zn/Mn/PAA-2 表面基团
的性质，还影响铀酰离子的存在形式。当 pH 在
2.0~4.3 之间时，去除率随着 pH 的增加而增大；在
pH 为 4.3 时，去除率达到最大值；在 pH 为 5.1~5.5
时，去除率在 74%上下轻微浮动；pH 在 6.5~7.2 时，
去除率开始逐渐减小。这主要是因为在强酸条件
（pH＜4 时）下，Zn/Mn/PAA-2 表面的羧酸基团质