磷酸三钙去除U(Ⅵ)的性能与机理研究

为了探究磷酸三钙对U(Ⅵ)的吸附性能与机理,以碳酸钙和磷酸氢二铵为原料,采用固相法合成磷酸三钙粉末,并利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶转换红外光谱仪(FT IR)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积分析仪(BET)对其理化特性进行表征.研究pH、固液比、吸附时间、U(Ⅵ)初始浓度、吸附温度等因素对磷酸三钙去除U(Ⅵ)性能的影响.采用动力学吸附、等温吸附、热力学吸附等模型及XRD、FTIR、X射线光电子能谱(XPS)、SEM、能谱仪(EDS)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)等表征手段揭示磷酸三钙去除U(Ⅵ)的机理.结果表明:在pH = 3.0、固液比0.1g/L、吸附时间60 min、U(Ⅵ)初始质量浓度120 mg/L、吸附温度308 K的条件下,磷酸三钙对U(Ⅵ)的平衡吸附容量达到 999.25 mg/g.该吸附过程符合准二级动力学模型(化学吸附)和Langmuir模型(单层吸附),且为自发吸热过程.磷酸三钙对 U(Ⅵ)的去除机理为溶解和沉淀过程:在酸性水溶液中,磷酸三钙溶解出的Ca2+和PO3-4 与UO2+2 发生沉淀反应,在磷酸三钙表面生成准钙铀云母(Ca(UO2)2(PO4)2·6H2O).以上结果表明:磷酸三钙可作为一种有应用前景的用于处理含 U(Ⅵ)废水的吸附材料.