几种新型复合吸附剂对铀的吸附作用

（中铁（石家庄）设计研究院有限公司，石家庄 050000）

摘 要：铀的生物毒性和放射性能够导致人体肝脏和肾脏损伤，因此，如何去除水体中的铀就成为一个引人关注的问题。本文列举了一些由各种材料复合而成，能够有效去除水中U（Ⅵ）的复合吸附剂，并讨论了它们对铀的吸附能力。

关键词：铀;放射性;吸附;吸附剂

1 引言

铀（U）是一种天然的放射性元素，是锕系元素之一。它是一种银白色金属，具有三种天然放射性同位素，它们的半衰期很长，且都不稳定，具有微弱的放射性。铀具有+3、+4、+5、+6四种价态，由于U（Ⅳ）和U（Ⅵ）比较稳定，因此自然界中的铀主要以这两种价态存在，其中四价的铀离子溶解度较低，硬度较高，常以UO2固体形态存在，而六价的铀酰离子（UO22+）溶解度较高，易于溶解迁移。

自从铀在1789年被发现后，就逐渐在核能生产和热核武器制造等核工业领域得到广泛应用。在实际应用中，它既是核燃料中最基本、最重要的元素，又因为其核裂变过程中可以产生200多种放射性同位素而被广泛应用于国民经济的各个部门，如医疗放射、辐射育种等。然而，铀是一种有毒的放射性核素，它的毒性和放射性都会对人体健康产生严重危害。进入人体的铀不易被排出，其发射的α射线会在体内引起高度累积性的辐照损伤，一般蓄积在骨骼和肝肾部位，而其化学毒性与汞相似，能够引发肝炎、肺癌以及神经系统的病变等[1]。

根据世界卫生组织（WHO）的标准，水体中可容纳U（Ⅵ）的最高浓度为50μgL-1 [2]，而人体每天摄入的溶解态铀的耐受量是0.6μg/kg[3]，然而随着采矿和核工业等行业的发展，很多地区的环境中的铀的含量超标，且导致人体摄入的铀的量严重超标，已经严重威胁到人类的健康，因此，为了减少含铀的废水产生的危害，寻找有效的处理含铀废水的方法就变得尤为重要。目前含有铀废水的处理方法主要有：化学沉淀法、共沉淀、离子交换法、蒸发浓缩法、膜分离法、浮选法、吸附法等。在这些方法中，吸附法被广泛应用于处理含有放射物质的废水中，它具有效率高、速度快等特点，特别是在处理低浓度的放射性废水方面。

吸附剂是通过其较大的比表面积及较强的吸附作用来吸附水中的放射性物质，从而达到将水体中的放射性物质去除的目的。因此，在实际的处理过程中，要根据不同的吸附物质来选择合适的吸附剂。本文概括性的介绍了利用吸附法去除水体中的铀，以及几种常用的去除水体中铀的吸附剂，特别是一些新型复合吸附剂。

2 新型复合吸附剂吸附水体中的铀

复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。因此，根据要吸附的污染物的特性，利用复合材料制备成吸附剂，对目标污染物进行吸附具有很广阔的前景。

Zhou等以U（Ⅵ）作为模板，以戊二醛作为交联剂合成了一种可以选择性吸附U（Ⅵ）的原子印迹磁性壳聚糖树脂（IMCR），IMCR对U（Ⅵ）表现出很强的选择性和吸附能力。实验表明，IMCR的吸附能力受到初始pH值，U（Ⅵ）的浓度以及温度的影响。在pH值5.0，温度298K，接触时间3h的条件下，IMCR对U（Ⅵ）的最大吸附量为187.26mg/g，吸附过程符合Langmuir等温吸附模型。吸附完成后，IMCR可以通过用0.5M 的HN03溶液将其上的U（Ⅵ）解吸下来，从而实现对IMCR的再生。

水滑石（HT）和类水滑石化合物（HTLCs）统称为层状双金属氢氧化物，是一类具有层状结构的新型无机功能材料。在合成制备吸附剂处理放射性废水或其他废水方面，水滑石类化合物相比于其他的矿质材料是一个较新的研究方向。Zhang等利用油页岩灰通过用酸淋洗和共沉淀的方法合成了类水滑石的复合材料（HTlc），这是一种Mg-Al水滑石结合其他金属阳离子形成的层状形态复合材料。在只含有铀的溶液体系中，当温度由298K上升到318K时，HTlc对铀的最大吸附量由156mg/g增加到200mg/g，其吸附动力学是拟二级反应模型，吸附过程符合Langmuir等温模型。Anirudhan等也利用焙烧的水滑石、钠十二烷基硫酸盐和4乙基氨基硫脲合成了具有乙烷基氨基硫脲夹层的焙烧水滑石复合材料（ETSC-OHTC）。ETSC-OHTC在pH值范围为4.0―6.0时对U（Ⅵ）的吸附可达到最大，其吸附动力学为拟二级反应模型，吸附过程符合Freundlich吸附模型，且KF值为25.43mg/g。实验还讨论了吸附剂的量、pH值、被吸附物的初始浓度、接触时间、离子强度等因素对ETSC-OHTC吸附能力的影响。

3 结论

本文概述了一系列能够有效去除水体中铀的吸附剂，特别是一些新型的复合吸附材料，并简要介绍了它们对铀的吸附能力及其影响因素。

参考文献：

[1]徐花花，周启，熊文祥.原子弹理论及原料[D].北京：科学出版社，2011.

[2]唐志，坚张平，左社.强低浓度含铀废水处理技术的研究进展[J].工业用水与废水，2003（04）：9-12.

[3]徐铭泽.功能纳米复合材料的制备及其在核废水处理中的应用[D].吉林大学博士学位论文，2014.

作者简介：张凡（1983-），女，河北保定人，本科，工程师，研究方向：环境工程。