新型功能化吸附劑G-PA-SBA-15對(duì)U(VI)的吸附機(jī)理

彭國文，肖方竹，丁德馨，張志軍，胡 南，王曉亮，周 歸，黃 紅，楊錦然

(1.南華大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，衡陽 421001；2.南華大學(xué) 鈾礦冶生物技術(shù)國防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，衡陽 421001；3.中南大學(xué) 資源與安全工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410083；4.南華大學(xué) 船山學(xué)院，衡陽 421001)

核能作為一種清潔、環(huán)保和安全的能源，在世界各國倡導(dǎo)節(jié)能減排的大背景下凸顯其使用優(yōu)勢(shì)[1]。鈾作為重要的核燃料，在開采和利用過程中會(huì)產(chǎn)生大量的含鈾廢水。這些廢水不僅具有放射性，還有很強(qiáng)的化學(xué)毒性，若不妥善處理，將會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成潛在危害。因此，必須加強(qiáng)對(duì)含鈾廢水的處理[2-3]。吸附法具有操作簡(jiǎn)單、鈾去除率高且經(jīng)濟(jì)高效等優(yōu)點(diǎn)，因而被認(rèn)為是目前處理含鈾廢水的最佳方法。其中，選擇合適的吸附劑是其研究的關(guān)鍵[4]。但現(xiàn)有的吸附劑存在吸附量低、吸附速率慢和選擇性吸附效果不強(qiáng)等缺點(diǎn)，因此，尋找新型功能化吸附劑具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[5]。

介孔氧化硅材料具有比表面積大、吸附能力強(qiáng)和良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，并且具有耐酸和耐輻照等特點(diǎn)，近年來已有很多學(xué)者將其應(yīng)用于放射性廢水處理，并取得較好的研究成果[6-8]。然而，介孔二氧化硅材料本身并不具有活性中心，從而使其在放射性廢水處理應(yīng)用中受到很大的限制[9]。為了擴(kuò)展介孔二氧化硅材料的應(yīng)用范圍，將其更加有效地應(yīng)用于放射性廢水處理，可以通過引入金屬原子及其氧化物、或有機(jī)官能團(tuán)對(duì)其表面進(jìn)行功能化改性，使其具有特殊功能。

本文作者首先以啤酒酵母菌為生物大孔模板，以三嵌段聚合物P123為介孔相模板，制備合成介孔氧化硅SBA-15。再以Fe3O4為鐵源，以二乙基磷酰乙基三乙氧基硅烷(PTS)和氨丙基三乙氧基硅烷(APS)為有機(jī)改性基團(tuán)，采用后嫁接法使其對(duì)介孔氧化硅SBA-15進(jìn)行功能化改性，得到新型功能化吸附劑G-PA-SBA-15，研究了溶液pH值、反應(yīng)時(shí)間、鈾初始濃度和溫度等因素對(duì)其吸附鈾的影響，并分析該吸附劑對(duì)鈾的吸附性能和機(jī)理。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要試劑與儀器

主要試劑：啤酒酵母菌(采自于燕京啤酒衡陽分公司，經(jīng)預(yù)處理后儲(chǔ)存?zhèn)溆?。三嵌段聚合物(P123)、正硅酸乙酯(TEOS)、二乙基磷酰乙基三乙氧基硅烷(PTS)、氨丙基三乙氧基硅烷(APS)均為化學(xué)純。鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液采用文獻(xiàn)[10]方法配制，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要稀釋成對(duì)應(yīng)濃度。其他試劑均為分析純。

主要儀器：掃描電子顯微鏡(Hitachi S-4800型)；X射線衍射儀(Rigaku/max-RA型)；比表面吸附儀(BET Rise-1030 型)。

1.2 新型功能化吸附劑G-PA-SBA-15的制備

1.2.1 介孔氧化硅SBA-15的合成

稱取30 g所采集的啤酒酵母廢棄菌絲體，經(jīng)過80℃高溫滅菌100 min后，使用蒸餾水和無水乙醇清洗3次，將所得啤酒酵母菌菌體分散在裝有100 mL蒸餾水的燒杯中。然后將10 mL質(zhì)量濃度為35% 濃鹽酸加入燒杯中，并向其中加入1.5 g P123，在30℃恒溫水浴下磁力攪拌直至P123完全溶解于鹽酸溶液中，隨后往其中加入6.5 g正硅酸乙酯，在45℃恒溫水浴下繼續(xù)磁力攪拌1.5 h，此時(shí)燒杯出現(xiàn)了大量的乳白色沉淀。然后將燒杯放入30℃的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中繼續(xù)反應(yīng)12 h。再將懸浮液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯反應(yīng)釜中反應(yīng)2.0 h，隨后在60℃的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中繼續(xù)老化48 h。取出后減壓過濾，使用蒸餾水和無水乙醇將所得到的沉淀各洗滌3次，將乳白色沉淀在60℃的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中繼續(xù)干燥15 h，然后將干燥后得到的乳白色粉末置于540℃的馬弗爐中焙燒6.0 h，去除模板即得到介孔氧化硅SBA-15。

1.2.2 介孔氧化硅SBA-15的功能化改性

將0.9 g上述合成的SBA-15懸浮于90 mL甲苯溶液中，將0.21 g按照文獻(xiàn)[3]方法制備的納米Fe3O4粒子放入三口燒瓶中，加入乙醇進(jìn)行超聲分散，隨后將SBA-15懸浮液和28 mL濃鹽酸加入三口燒瓶中，充分?jǐn)嚢?.0 h。再將0.985 g DPTS和0.663 g APS先后迅速加入到上述溶液中，加熱至120℃使甲苯溶液回流6 h，冷卻至室溫，減壓過濾，用蒸餾水和無水乙醇將沉淀洗滌各3次，在60℃的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干12 h，得到新型功能化吸附劑G-PA-SBA-15。

新型功能化吸附劑G-PA-SBA-15的合成路線如圖1所示。

圖1 G-PA-SBA-15的合成路線Fig.1 Synthetic route of G-PA-SBA-15

1.3 樣品表征

采用SEM在加速電壓為10.0 kV下觀察介孔氧化硅SBA-15和新型功能化吸附劑G-PA-SBA-15的形貌。在X射線衍射儀上做了粉末X射線衍射，輻射源為Cu Kα，電壓為40 kV，電流為20 mA，掃描的2θ范圍為 1°～6°，掃描速率為 0.6(°)/min。采用比表面吸附儀對(duì)樣品的比表面積和孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

1.4 吸附實(shí)驗(yàn)

在一系列錐形瓶中，分別加入5.0 mg吸附劑G-PA-SBA-15和SBA-15以及50 mL不同濃度的鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液置于150 mL圓底燒瓶中，使用濃度為0.1 mol/L的HCl或NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液pH值，在室溫下磁力攪拌3.0 h，待吸附反應(yīng)完成后，使用10000 r/min的離心機(jī)進(jìn)行分離10 min，取上清液并采用三氯化鈦還原/釩酸銨氧化滴定法測(cè)定鈾的剩余濃度，并根據(jù)吸附前后溶液中鈾的濃度計(jì)算吸附劑G-PA-SBA-15和SBA-15對(duì)鈾的單位吸附量q(mg/g)。

吸附劑G-PA-SBA-15和SBA-15對(duì)鈾的單位吸附量q按照式(1)計(jì)算：

式中：q為單位吸附量，mg/g；c0為吸附前鈾的質(zhì)量濃度，mg/L；ce為吸附平衡時(shí)鈾的質(zhì)量濃度，mg/L；V為吸附液的體積，L；m為吸附劑的質(zhì)量，g。

圖2SBA-15和G-PA-SBA-15的SEM像Fig.2 SEM images of SBA-15(a)and G-PA-SBA-15(b)

2 結(jié)果與討論

2.1 吸附劑的表征

2.1.1 掃描電鏡分析

圖2所示為SBA-15和G-PA-SBA-15經(jīng)過掃描電鏡進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征的結(jié)果。從圖2(a)中可以分析發(fā)現(xiàn)，SBA-15是由棒狀納米粒子組成的，而且橫截面為規(guī)則的六邊形，SBA-15粒子的平均尺度約為200 nm。

從圖2(b)可看出，介孔氧化硅SBA-15經(jīng)過納米Fe3O4粒子磁性修飾和磷脂、氨基雙功能團(tuán)改性后得到的新型功能化吸附劑G-PA-SBA-15以300～350 nm的直徑均勻分布，表面凹凸不平，具有較多的孔隙，為吸附鈾提供了較大的表面積和更多的吸附位點(diǎn)，這為高效選擇性吸附分離鈾酰離子創(chuàng)造了較好的條件。

2.1.2 X射線粉末衍射分析

圖3(a)所示為介孔氧化硅SBA-15的 XRD譜。從圖 3(a)可以看出 SBA-15 在 0°～2.0°小角范圍內(nèi)(100)、(110)、(200)面具有3個(gè)較強(qiáng)的衍射峰，這說明介孔氧化硅SBA-15具有典型的一維六方孔道結(jié)構(gòu)。

圖3(b)所示為新型功能化吸附劑G-PA-SBA-15的XRD譜，由圖3(b)可知G-PA-SBA-15具有和 SBA-15相似一維六方孔道結(jié)構(gòu)的特征衍射峰。這說明介孔氧化硅SBA-15經(jīng)過納米Fe3O4粒子磁性修飾和磷脂、氨基雙功能團(tuán)改性后，沒有改變SBA-15的一維六方孔道結(jié)構(gòu)。對(duì)比G-PA-SBA-15和SBA-15可以發(fā)現(xiàn)，在 1.5°～2°之間G-PA-SBA-15的峰型明顯變?nèi)?，?qiáng)度在磁性修飾和磷脂、氨基雙功能團(tuán)改性后有所降低，這主要是SBA-15由于磁性修飾和磷脂、氨基雙功能團(tuán)改性后孔道中填入了有機(jī)物和鐵的氧化物，因此導(dǎo)致了峰強(qiáng)度的降低。這也間接說明SBA-15已經(jīng)成功的進(jìn)行了納米Fe3O4粒子磁性修飾和磷脂、氨基雙功能團(tuán)改性。

圖3SBA-15和G-PA-SBA-15的XRD譜Fig.3 XRD patterns of SBA-15(a)and G-PA-SBA-15(b)

2.1.3 孔結(jié)構(gòu)分析

采用BET分析法對(duì)SBA-15和G-PA-SBA-15的孔結(jié)構(gòu)和比表面積進(jìn)行分析，樣品在150℃下經(jīng)脫氣處理后進(jìn)行氮?dú)馕?，表面積測(cè)定采用BET模式,孔徑分布采用BJH模式進(jìn)行分析。結(jié)果如表1所列，G-PA-SBA-15的比表面積為599.85 m2/g，孔容為0.63251 cm3/g。與SBA-15相比，G-PA-SBA-15的比表面積有所減少，但是孔容明顯增大。因此，G-PA-SBA-15對(duì)鈾的有效吸附位點(diǎn)多于SBA-15的。

表1 樣品的比表面積和孔容Table 1 Surface area(SBET)and specific pore size(B)of adsorbents

2.2 pH值對(duì)鈾的吸附效果的影響

溶液 pH是影響吸附的一個(gè)重要的因素，它不僅可以改變吸附劑表面的荷電狀態(tài)，而且還可以影響金屬的形態(tài)和金屬離子與吸附劑的結(jié)合位點(diǎn)。圖4所示為溶液pH值對(duì)鈾的單位吸附量的影響曲線。

圖4 溶液pH值對(duì)鈾的單位吸附量的影響Fig.4 Effect of pH on uranium adsorption efficiency by G-PA-SBA-15 and SBA-15

由圖4可知，溶液的pH對(duì)吸附劑G-PA-SBA-15和SBA-15吸附鈾均有很大的影響，當(dāng)溶液pH在1.0～3.0時(shí)，吸附劑G-PA-SBA-15和SBA-15對(duì)鈾的吸附量隨著溶液pH值的上升而緩慢增長(zhǎng)。這是由于在溶液pH值較低時(shí)(pH＜3.0)，接枝在SBA-15表面上的磷酯和氨基功能團(tuán)被質(zhì)子化，從而形成—(H5C2O)P=OH+和—NH2H+等帶正電的離子，與此時(shí)在鈾溶液存在的帶正電荷的產(chǎn)生靜電排斥，導(dǎo)致吸附劑吸附鈾效果不明顯，單位吸附量增量較小。另一方面，溶液pH值較低時(shí)H+離子與競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn)，即競(jìng)爭(zhēng)吸附劑表面上的一定有限量的吸附位點(diǎn)，這也將影響吸附劑對(duì)鈾的吸附效果。

當(dāng)pH值大于3.0后，吸附劑G-PA-SBA-15對(duì)鈾的吸附量隨著pH的上升而呈線性增長(zhǎng)，吸附性能明顯優(yōu)于SBA-15的。這是由于隨著溶液pH值的增大，G-PA-SBA-15表面上的磷酯和氨基功能基團(tuán)卻發(fā)生去質(zhì)子化，從而帶上負(fù)電性。盡管鈾在高pH值的溶液中發(fā)生水解作用，但是溶液pH值在3.0～6.0時(shí)，鈾仍然以帶正電荷的離子UO2(OH)+和((O等形式存在[11-12]。因此，吸附劑G-PA-SBA-15表面的功能團(tuán)與鈾酰離子之間的靜電排斥作用就消失了，再通過有機(jī)改性功能團(tuán)的O、N、P等原子配位作用或氫鍵作用，從而實(shí)現(xiàn)與鈾酰離子發(fā)生相互吸附作用，使G-PA-SBA-15對(duì)鈾的吸附量有所增加。

當(dāng)pH值超過6.0后，大量存在的OH-將與結(jié)合，導(dǎo)致發(fā)生強(qiáng)烈的水解作用，并生成大量的沉淀，使其濃度急劇下降，從而造成吸附劑對(duì)鈾的吸附量降低。同時(shí)，在堿性環(huán)境中，溶液中的和均有增加，它們將與形成穩(wěn)定的配合物，也會(huì)造成吸附降低[13]。因此，吸附劑G-PA-SBA-15和SBA-15對(duì)鈾吸附的最佳溶液pH值均為6.0。

2.3 吸附時(shí)間對(duì)鈾的吸附效果的影響

為了研究吸附劑G-PA-SBA-15和SBA-15對(duì)鈾的吸附速率，本實(shí)驗(yàn)中考察了不同的吸附時(shí)間對(duì)吸附劑G-PA-SBA-15和SBA-15吸附鈾的單位吸附量的影響，結(jié)果如圖5所示。

圖5 吸附時(shí)間對(duì)鈾的吸附效果的影響Fig.5 Effect of adsorption time on uranium adsorption efficiency by G-PA-SBA-15 and SBA-15

從圖5中可看出，可將G-PA-SBA-15和SBA-15對(duì)鈾的吸附過程分為2個(gè)階段。第一個(gè)階段是從0到6 min，G-PA-SBA-15和SBA-15對(duì)鈾的吸附量隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而迅猛上升，而且G-PA-SBA-15單位吸附容量明顯大于SBA-15的。這是由于G-PA-SBA-15比表面積大，其表面有大量的吸附位點(diǎn)可與鈾酰離子發(fā)生配位，從而吸附量增速較快。第二個(gè)階段是在6 min以后，此時(shí)絕大部分G-PA-SBA-15表面的吸附位點(diǎn)被鈾占據(jù)，而且G-PA-SBA-15是無限延伸的長(zhǎng)程有序的內(nèi)部介孔孔道結(jié)構(gòu)，鈾酰離子在孔道內(nèi)部的吸附需要經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間才能到達(dá)孔道內(nèi)部，因而該過程中吸附量隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而緩慢上升。并在60 min處吸附達(dá)到平衡，最大吸附量可達(dá)到274.46 mg/g。

2.4 鈾的初始濃度對(duì)鈾的吸附的影響

金屬離子的濃度和溶液 pH值作為溶液的主要化學(xué)狀態(tài)指標(biāo)，兩者均是決定吸附劑對(duì)目標(biāo)金屬離子吸附效果的重要因素[14]。本實(shí)驗(yàn)中考察了鈾的初始濃度對(duì)鈾的單位吸附量的影響，結(jié)果如圖6所示。

圖6 鈾初始濃度對(duì)鈾的吸附效果的影響Fig.6 Effect of uranium initial concentration on uranium adsorption efficiency by G-PA-SBA-15 and SBA-15

從圖6中可看出，鈾的初始濃度對(duì)G-PA-SBA-15和SBA-15吸附鈾的單位吸附量有很大影響。當(dāng)鈾的初始濃度從 5 mg/L提高到 20 mg/L時(shí)，G-PA-SBA-15吸附鈾的單位吸附量從93.20 mg/g增加到265.11 mg/g。但是，當(dāng)鈾的初始濃度超過20 mg/L時(shí)，繼續(xù)提高其濃度，吸附劑G-PA-SBA-15吸附鈾的單位吸附量幾乎沒有增加。這是由于當(dāng)溶液中鈾的濃度在5～20 mg/L時(shí)，G-PA-SBA-15表面基團(tuán)未達(dá)到飽和狀態(tài)，對(duì)溶液中鈾的吸附無制約作用。此時(shí)吸附劑G-PA-SBA-15的投加量保持不變，當(dāng)溶液中鈾的濃度增加時(shí)，吸附劑G-PA-SBA-15表面液膜和溶液本體之間產(chǎn)生了較大的濃度差，鈾酰離子向吸附劑G-PASBA-15表面移動(dòng)，并不斷聚集在吸附劑表面，有利于吸附劑G-PA-SBA-15對(duì)鈾酰離子的吸附，從而增加吸附劑G-PA-SBA-15對(duì)鈾的吸附量。當(dāng)溶液中鈾的濃度超過20 mg/L時(shí)，由于吸附劑G-PA-SBA-15表面基團(tuán)基本已達(dá)飽和吸附狀態(tài)，因此，G-PA-SBA-15表面的單位吸附量不會(huì)隨著鈾濃度的升高而顯著增大[15]。

2.5 溫度對(duì)鈾的吸附的影響

為了研究不同溫度對(duì)吸附劑G-PA-SBA-15和SBA-15吸附鈾的影響，本實(shí)驗(yàn)考察了不同溫度對(duì)單位吸附量的影響(見圖7)。

從圖7中可看出，在15～25℃溫度變化范圍中，隨著溫度變化，吸附劑G-PA-SBA-15和SBA-15對(duì)鈾的單位吸附量均隨著溫度的升高而增長(zhǎng)。但是當(dāng)溫度超過25℃后，溫度變化對(duì)吸附劑G-PA-SBA-15吸附鈾的影響不大，單位吸附量幾乎保持不變。因此，在15～25℃溫度變化范圍中吸附劑對(duì)鈾的單位吸附量隨溫度的升高而增大，說明在該吸附過程可能為吸熱反應(yīng)。其中，15～25℃區(qū)間內(nèi)鈾的單位吸附量增加幅度大于25～95℃區(qū)間的鈾的單位吸附量增加幅度，這可能是由于溫度升高導(dǎo)致吸附劑對(duì)鈾的解吸作用增強(qiáng)，導(dǎo)致溫度超過25℃后，溫度變化對(duì)吸附劑G-PA-SBA-15和SBA-15吸附鈾的影響不大。

圖7 溫度對(duì)鈾的吸附效果的影響Fig.7 Effect of temperature on uranium adsorption efficiency by G-PA-SBA-15 and SBA-15

2.6 G-PA-SBA-15對(duì)鈾的吸附動(dòng)力學(xué)

本實(shí)驗(yàn)中在鈾濃度為20 mg/L、吸附劑G-PA-SBA-15的投加量為5.0 mg、溶液的pH 值為6.0的條件下，分別采用準(zhǔn)一級(jí)和準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)吸附劑G-PA-SBA-15在15、25和35℃等溫度下吸附鈾的結(jié)果進(jìn)行擬合分析(見表2)。qe,exp為實(shí)驗(yàn)測(cè)定的最大飽和吸附量；q1,cal和q2,cal分別為擬合吸附量。

從表2可以看出，在15、25和35℃，由準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算所得到的相關(guān)系數(shù)R2分別為0.9612、0.9688和0.9694，而由準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型所計(jì)算得到的相關(guān)系數(shù)R2分別為0.9913、0.9935和0.9949。結(jié)果表明：通過準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)吸附劑G-PA-SBA-15吸附鈾過程的擬合，結(jié)果明顯好于準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。另外，由準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型所求算出來的吸附量與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較為吻合。這就表明：吸附劑G-PA-SBA-15吸附鈾過程可以采用準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行描述。同時(shí)，根據(jù)準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型建立的機(jī)理，可推測(cè)G-PA-SBA-15在吸附鈾的過程中，質(zhì)量擴(kuò)散對(duì)其吸附速率的影響基本可以忽略，這一過程主要是化學(xué)吸附過程[16]。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的主要原因是吸附劑G-PA-SBA-15表面改性的有機(jī)官能團(tuán)與鈾酰離子發(fā)生了化學(xué)吸附反應(yīng)。

2.7 G-PA-SBA-15對(duì)鈾的吸附等溫線

吸附等溫線模型描述的是在一定溫度下吸附劑對(duì)重金屬離子的平衡吸附量與平衡濃度之間的變化關(guān)系。本實(shí)驗(yàn)在鈾濃度20 mg/L、吸附劑G-PA-SBA-15的投加量為5.0 mg、溶液 pH值為6.0的條件下，采用Langmuir、Freundlich和BET 3種吸附等溫線來擬合吸附劑G-PA-SBA-15分別在15、25和35℃溫度下對(duì)鈾振蕩吸附1.0 h后的等溫吸附過程，擬合結(jié)果如表3所列。

從表3可以看出，在15、25和35℃，由Langmuir吸附等溫模型所得到的相關(guān)擬合系數(shù)R2分別為0.9237、0.9018和0.9103，由Freundlich吸附等溫模型所得到的相關(guān)擬合系數(shù)R2分別為0.8895、0.8967和0.9013。而由BET吸附等溫模型所得到的相關(guān)擬合系數(shù)R2明顯優(yōu)于前2種吸附等溫模型所得到的相關(guān)擬合系數(shù)R2，分別為0.9958、0.9982和0.9976，說明BET吸附等溫模型可以較為準(zhǔn)確地對(duì)吸附劑G-PA-SBA-15吸附鈾過程的進(jìn)行描述。因此，吸附劑G-PA-SBA-15的吸附行為是由于指定位點(diǎn)對(duì)鈾酰離子發(fā)生了二次吸附作用，這也符合BET吸附等溫模型。

表2 G-PA-SBA-15對(duì)鈾的吸附動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 2 Adsorption kinetic parameters of uranium by G-PA-SBA-15

表3 G-PA-SBA-15吸附鈾的等溫線參數(shù)Table 3 Kinetic parameters of uranium adsorption by G-PA-SBA-15

3 結(jié)論

1)掃描電鏡結(jié)構(gòu)表征分析表明，SBA-15橫截面呈規(guī)則的六邊形，粒子的平均長(zhǎng)度約為200 nm。SBA-15經(jīng)過磁性修飾和磷脂、氨基雙功能團(tuán)改性后，所得到的新型功能化吸附劑G-PA-SBA-15以300～350 nm的直徑均勻分布、孔徑極為均一，這為高效選擇性吸附分離鈾酰離子創(chuàng)造了較好的條件。因此，G-PA-SBA-15吸附鈾的最大吸附容量高達(dá)274.46 mg/g，在第一階段吸附6 min時(shí)就接近吸附平衡點(diǎn)。

2)經(jīng)過粉末X射線衍射結(jié)果分析，與SBA-15相比，G-PA-SBA-15仍然具有一維六方孔道結(jié)構(gòu)，只是發(fā)現(xiàn)在 1.5°～2°之間G-PA-SBA-15的峰型明顯變?nèi)酰瑥?qiáng)度在磁性修飾和磷脂、氨基雙功能團(tuán)改性后有所降低。這主要是由于SBA-15由于磁性修飾和磷脂、氨基雙功能團(tuán)改性后孔道中填入了有機(jī)物和鐵的氧化物，因此導(dǎo)致了峰強(qiáng)度的降低。這也間接說明SBA-15已經(jīng)成功的進(jìn)行了納米Fe3O4粒子磁性修飾和磷脂、氨基雙功能團(tuán)改性。

3)G-PA-SBA-15吸附鈾達(dá)到最大吸附量時(shí)的pH值為6.0，反應(yīng)時(shí)間為1.0 h，鈾的初始濃度為20 mg/L，吸附反應(yīng)溫度為25℃。

4)G-PA-SBA-15吸附鈾的動(dòng)力學(xué)研究表明，G-PA-SBA-15吸附鈾過程可以采用準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行描述，這可推測(cè)G-PA-SBA-15吸附鈾的過程主要是化學(xué)吸附過程。

5)吸附劑G-PA-SBA-15吸附鈾的行為符合BET吸附等溫模型，這一吸附行為是由于指定位點(diǎn)對(duì)鈾酰離子發(fā)生了二次吸附作用。

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