K/Zn/Sn/S金属硫化物对水中铯离子的吸附去除性能及机理

通过水热法合成了纳米片状K/Zn/Sn/S金属硫化物(KZTS-NS),并研究了KZTS-NS对Cs^(+)的吸附特性及机理。结果表明,KZTS-NS具有快速的吸附Cs^(+)动力学特性,仅需10 min即可达到吸附平衡,此时Cs^(+)去除率为96.50%;KZTS-NS对Cs^(+)的吸附等温线符合Langmuir模型,最大吸附容量为133.96 mg·g^(-1),高于报道的其他吸附剂,且吸附是个自发、吸热且熵增的过程;KZTS-NS能够在pH为3~10内对Cs^(+)保持良好吸附效果;溶液中共存离子对KZTS-NS吸附效果的影响从高到低排序依次为Mg^(2+)>Ca^(2+)>Na^(+)>K^(+),在自来水中、矿泉水、湖水和海水中KZTS-NS对Cs^(+)的去除率分别为42.14%、25.15%、14.14%和4.44%。此外,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对吸附铯离子(Cs^(+))前后的KZTS-NS进行表征以揭示吸附机理。结果表明,KZTS-NS具有纳米片形貌,K、Zn、Sn和S元素在表面均匀分布,吸附Cs^(+)后形貌保持不变,并且XRD特征峰往低角度方向偏移,对应的晶面间距增大;由XPS图谱和定量分析可知,KZTS-NS对Cs^(+)的吸附机理为离子交换。总之,KZTS-NS能够快速、高效地去除废水中的Cs^(+),具有较大的应用潜力。本研究将为放射性废水中Cs^(+)的处理提供技术参考和基础数据支撑。