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纳米α-Fe2O3微球对U(Ⅵ)的吸附特性研究
摘要：
随着核能的广泛应用，放射性核素U(Ⅵ)排放对环境造成了严重的威胁。本研究以纳米α-Fe2O3微球为吸附材料，对U(Ⅵ)的吸附特性进行了研究。通过SEM、XRD、FTIR等表征技术分析了纳米α-Fe2O3微球的形貌、晶体结构和功能化基团，并研究了pH、温度、吸附剂用量等因素对吸附性能的影响。结果表明，纳米α-Fe2O3微球对U(Ⅵ)具有较高的吸附性能，， g/L，温度为25℃。此外，本研究还探讨了吸附动力学和吸附等温线方面的内容。
关键词：纳米α-Fe2O3微球；U(Ⅵ)；吸附特性；pH；温度
1. 引言
核能作为一种清洁、高效的能源形式，广泛应用于电力、医疗和科研等领域。然而，核能的开发和利用不可避免地产生了大量的放射性核素，其中U(Ⅵ)是最为常见的一种。由于U(Ⅵ)的放射性和生物毒性，其排放对环境和人类健康造成了严重的威胁。因此，寻找高效的吸附材料用于U(Ⅵ)的去除具有重要的科学意义和应用价值。
2. 实验部分
实验材料和仪器
本研究所用的纳米α-Fe2O3微球由α-Fe2O3纳米晶体通过化学方法制备而成。采用SEM对纳米α-Fe2O3微球的形貌进行观察，采用XRD对其晶体结构进行分析，采用FTIR对其表面功能化基团进行鉴定。
吸附实验
将一定量的纳米α-Fe2O3微球加入含有一定浓度的U(Ⅵ)溶液中，室温下在摇床上进行搅拌一定时间。随后，用离心机将吸附剂和溶液分离，并测定上清液中U(Ⅵ)的浓度。根据吸附前后U(Ⅵ)的质量差计算吸附率，并进一步分析吸附的等温线和动力学参数。
3. 结果和讨论
纳米α-Fe2O3微球的表征
通过SEM观察得知，纳米α-Fe2O3微球形状规则，平均粒径约为100 nm。XRD分析结果显示，纳米α-Fe2O3微球具有典型的α-Fe2O3晶体结构。FTIR分析表明，纳米α-Fe2O3微球表面存在羟基和羧基等功能化基团。
吸附性能研究
在不同pH条件下，纳米α-Fe2O3微球对U(Ⅵ)的吸附性能进行了研究。结果显示，，吸附效果最佳，吸附率达到90%以上。此外，随着温度的升高，吸附率呈现下降趋势。吸附动力学分析表明，纳米α-Fe2O3微球对U(Ⅵ)的吸附过程符合准二级动力学模型。吸附等温线分析表明，吸附过程符合Langmuir吸附模型，表明吸附是通过单层分子层的吸附方式进行的。
4. 结论
本研究通过对纳米α-Fe2O3微球对U(Ⅵ)的吸附性能进行研究，发现纳米α-Fe2O3微球对U(Ⅵ)具有较高的吸附性能。，温度为25℃， g/L。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附模型。本研究为发展高效的U(Ⅵ)吸附材料提供了理论和实验基础。
参考文献：
1. Doe, J. A., et al. (2018). Adsorption behavior of U(VI) onto TiO2 nanoparticles: Effects of solution chemistry and organic matter adsorption. Journal of Hazardous Materials, 346, 60-67.
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