放射性废水在多孔材料上的吸附性能研究(3)
有毒有害物质固着在吸附剂表面，从而使废水中有毒有害物质得以除去，这是一
种污染物从液相到固相的传质现象。用活性炭吸附法处理废水的历史已将近半个
世纪, 该法可有效地降低废水中部分金属离子的浓度。相较混凝沉淀法、离子交
换法、蒸发浓缩法等，吸附法具有工艺简单、方法有效、铀去除率高的优点，吸
附工艺主要以吸附剂为基础，其对放射性核素铀很高的选择性，它可以吸附分子，
也可以吸附离子。吸附剂对不同的核素有不同的选择性。如果将吸附剂再生利用，
可以节约成本，且有利于放射性核素的分离和富集以及资源化利用[4,5]
。
大量的吸附法处理含铀废水的研究表明，孔材料对铀的吸附具有很好的效
果。并且其还具有吸附剂脱附再生、核燃料循环利用的优点[6,7]
。 阅读相关文献，得知多种孔材料对铀的吸附效果较好。铀在沿地层迁移时，
地层中矿物蒙脱石可良好地降解放射性铀，当溶液 pH 值为 5～6 时，蒙脱石吸
附铀效果最好，吸附率达 55.70%～59.81%[8]
。试验中发现，利用废弃蛋壳制备
的羟基磷灰石对铀的去除率可达 95%以上[9]
。 稻壳灰对铀的吸附率可达到 80%以上[10]
。硅藻土对铀的吸附容量可达 25.63μmol/g，值得一提的是硅藻土用 HCl 浸
泡脱附后的再生率达到 86%[11]
。活性炭对铀的吸附效率在 92%左右[12]。以粉煤
灰吸附低质量浓度铀溶液，其最大吸附量可达到 82%[13]。
1.4 吸附剂性质
1.4.1 稻壳灰的来源与制备
我国是水稻生产大国，稻谷产量位居世界第一，稻壳占稻谷籽粒质量的
18%～22%，全国每年产生的稻壳约有0.33亿吨，水稻种植面积广，稻壳来源丰
富，成本低廉，且稻壳粉末易制备。稻壳中的C和SiO2都有很好的吸附能力。用
稻壳制取的吸附剂有丰富的微孔、中孔和大孔,不仅能变废为宝，而且能够防治
含铀放射性废水对生态环境的污染。大量研究表明,稻壳灰的比表面积很大，随
加工条件不同,其N2吸附比表面积在50～100 m2
/g。因此，不完全燃烧的稻壳含
有部分炭，且暴露的SiO2是很好的吸附点[14]。
吸附剂稻壳灰由安徽马鞍山某锅炉厂提供。将稻壳自然风干后磨成粉末状，
于50℃下烘干至恒重，过100目筛，再烘干至恒重，放入干燥箱内冷却至室温，
而后装袋密封置于干燥器内备用。
1.4.2 硅藻土的来源与制备
硅藻土是一种由古生物硅藻的含硅尸骸沉积而成的天然矿物原料，是大自然
给予人类的宝贵财富。硅藻土矿的形成经历了上万年的地质变化。按形成硅藻土
矿的硅藻体的来源，可分为湖相沉积型和海相沉积型或称为盐水沉积型和淡水沉
积型两种。硅藻是一种个体很小的生物，一般为 1～100um，硅藻土就是这种生
物的残骸沉积物。由于硅藻富有多孔结构，可以吸附 0.1～1.0um 以上的颗粒或
细菌，故具有过滤、除菌的功能[15]。
我国硅藻土储量 3.2 亿吨，远景储量达 20 多亿吨，主要集中在华东及东
北地区。硅藻土由无定形的 SiO2组成，并含有少量 Fe2O3、CaO、MgO、Al2O3
及有机杂质。硅藻土中硅藻含量越多，杂质越少，则颜色越白，质越轻。由
于硅藻体具有众多的壳体孔洞，使硅藻土具多孔质构造，硅藻土的孔隙度达
90～92%，其可以作为吸附剂。取一定量的硅藻土置于表面皿中，在烘箱中烘
干至恒重，放入干燥箱内冷却至室温，而后装袋密封置于干燥器内备用。
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