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多孔凝胶的制备及其对Ce(Ⅳ)离子的吸附和固化性能研究

陆盼盼  
【摘要】:近年来,多孔材料发展迅速,以其独特的性能和优势被广泛应用于工业生产中,如作为隔热保温材料来防止热量的流失,作为吸附材料从废液中来回收有用的成分或去除有害的杂质等等,这些潜在的应用都可以大幅度提高经济效益和环境质量,在21世纪能源与环境问题日益突出的形势下,研究制备高孔隙率,高比表面积,高强度的多孔材料已经成为当今科学研究的重点。 本文分别通过常温干燥和超临界干燥,制备了具有超低密度(≈0.1g/cm3)的多孔氧化钇块状凝胶和三元体系的具有三维连续介孔结构的钙钛锆气凝胶。采用X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)和N2吸脱附曲线(BET)等方法表征了制备的多孔氧化钇凝胶和钙钛锆气凝胶的结构与性能。 对制备得到的多孔Y203凝胶进行了常温导热系数及抗压强度的测定,研究了1.2环氧丙烷(PO)含量以及热处理温度对Y203凝胶密度、收缩率和微观结构的影响。结果表明:制备的块状Y203凝胶常温导热系数最低值达到了0.0301W/m·K,低于1000℃热处理,凝胶几乎不产生体积收缩,具有较好的热稳定性,表明此凝胶样品可以作为高效保温材料的一种,用于隔热等领域。 将合成的Ca-Ti-Zr气凝胶用作高放废液中Pu(IV)的模拟离子Ce(IV)的吸附剂,研究了其在不同吸附条件下的静态吸附性能,并对吸附后的气凝胶进行了固化处理,采用MCC-1标准对其进行了浸出试验。吸附结果表明Ca-Ti-Zr气凝胶吸附Ce(IV)离子是一个吸热、自发的过程,符合准二级动力学方程和Langmuir等温线模型,是一种合适的Ce(IV)离子吸附剂。固化研究表明热处理制度对固化体的固化效果影响很大,1400℃热处理后的固化体样品的抗浸出性能最佳,具有最低的Ce离子归一化浸出率,其数量级为10-5g/(m2·d)。


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