靳科研, 白璞, 李小龙, 张佳楠, 闫文付

高等学校化学学报 2022, 43 (2): 20210516-. DOI:10.7503/cjcu20210516

摘要（556）

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通过特定的焙烧过程制备了不含碳酸根的Mg-Al型层状双金属氧化物. 该层状双金属氧化物在废水中可水解为层状双金属氢氧化物, 从而能够通过四级串联吸附处理的方式将模拟核电厂含硼废水中的硼浓度由初始的2000 mg/L显著降低至10 mg/L, 满足内陆拟建核电厂需要将含硼废水硼浓度处理至30 mg/L以下的技术要求. 在pH=10.61, 固液比为1/40 g/mL, 吸附温度为20 ℃条件下, 吸附剂的硼吸附量可高达39.64 mg/g. 此外, 还在分子层次上讨论了中间氧化物的形成机理以及其水解生成层状双金属氢氧化物的机理, 探讨了核电厂高浓度含硼废水的pH值、初始硼浓度、吸附剂用量和搅拌时间等条件对吸附剂硼吸附性能的影响.

除了硼元素以外，核废水中通常还含有其它类型的阴离子，如CO₃2-， HCO₃-， SO₄2-， Cl-， NO₃-等. 因与硼酸根离子存在竞争吸附，这些阴离子对硼的去除有明显的负面影响. 因此，在竞争阴离子大量存在的情况下，有效处理废水中的硼仍然面临巨大的挑战. 我们研究了吸附剂在不同浓度的CO₃2-， HCO₃-， SO₄2-， Cl-， NO₃-竞争阴离子存在下对硼的去除效率，结果如图8所示. 硼溶液的初始浓度时2000 mg/L，竞争阴离子的浓度分别为0， 2， 5， 7.5以及10 mmol，并将所有体系的初始pH值调整为7.5，投料比（固液比）为1/100 g/mL. 图8结果表明， HCO₃-， Cl-和NO₃-这些单价阴离子对吸附剂去除硼的效率影响小，其浓度为10 mmol/L的情况下，去除率最多仅下降5%. 与单价阴离子不同，大量的CO₃2-和SO₄2-会对硼的吸附产生不利影响，存在10 mmol/L的CO₃2-情况下，去除率降低了近10%，可能的原因是负电荷密度较大的二价阴离子与吸附剂的阳离子骨架的亲和力比负电荷密度较小的一价阴离子强，因此更容易被交换进入吸附剂内部［57］.