木质素表面功能化MXene纳米片的制备及其对U(Ⅵ)的吸附性能

为了进一步改善MXene纳米材料对模拟放射性废水中U(Ⅵ)的吸附性能,利用天然资源酶水解木质素(EHL)作为生物表面活性剂对MXene进行表面功能化处理,采用SEM-EDS、XRD及FTIR对改性前后的材料进行了表征分析,并在吸附实验中探究了pH、温度、反应时间、干扰离子及不同初始U(Ⅵ)浓度等因素对除U(Ⅵ)效果的影响。结果表明,EHL阻止了MXene纳米片的聚集堆叠,并且引入了大量活性官能团,提高了EHL功能化MXene纳米片的吸附性能。在MXene与EHL的质量比为1∶5、投加量为0.1 g·L^(−1)、pH为5、温度为303 K时,对U(Ⅵ)的最大吸附容量为231.95 mg·g^(−1)。此外,吸附动力学和等温线分析表明,拟二级动力学模型和Freundlich等温线模型能很好地拟合此吸附过程,热力学分析表明其吸附过程是自发吸热的。经历5次循环再生后,对U(Ⅵ)的去除率仍在80%以上。表征分析结果表明,MX/EHL与U(Ⅵ)之间相互作用机制包括离子交换、静电吸引以及与含氧官能团之间的络合作用。基于此研究,MX/EHL作为一种环境友好型吸附材料,对去除废水中的U(Ⅵ)具有巨大潜力。

MXene/SA凝胶微球的制备及对U(Ⅵ)的吸附性能

为了提高纳米材料MXene的吸附能力和可回收性,采用离子交联法将海藻酸钠(SA)和MXene混合,使Ti_(3)C_(2)T_(X)MXene纳米材料固定在SA凝胶基质上,经冷冻干燥后制备了MXene/SA凝胶微球。通过SEMEDS、FTIR和XPS对凝胶微球结构进行了表征,并考察了不同因素影响下MXene/SA凝胶微球对水溶液中铀(Ⅵ)的吸附特性,并探究了其循环再生能力。结果表明,MXene/SA凝胶微球对铀吸附过程遵循拟二级动力学和Langmuir等温吸附模型,说明该吸附主要为单分子层化学吸附,且热力学参数表明其吸附过程是一个自发吸热的过程。在pH为4,温度为298 K时,MXene/SA凝胶微球对铀的最大吸附量为126.82 mg·g^(-1),其主要吸附机制是离子交换与络合作用。更重要的是该凝胶微球经5次循环后,去除率仍然保持在90%以上,说明吸附剂具有回收再生利用性能,且不会造成水环境的二次污染。因此,MXene/SA凝胶微球吸附剂在修复放射性核素铀废水污染方面表现出巨大潜力。