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活性炭加六氰基鐵酸鉀吸附銫

來源：韓研活性炭網作者：韓研活性炭網 2018-10-25

　　活性炭加六氰基鐵酸鉀吸附銫，通過用亞鐵氰化鉀和氯化鐵浸漬活性炭，嘗試在活性炭的孔中合成六氰基鐵酸鉀，并檢測所得活性炭對銫的吸收性能。通過改變反應條件例如供應量和試劑的摩爾比來制備活性炭上負載的六氰基鐵酸鉀，并且優化銫吸收性能。通過XRD，EPMA和孔隙率測定法表征浸漬產物，以闡明六氰基鐵酸鉀填充在活性炭孔隙中的條件。

　　銫在各種放射性核素中半衰期相當長，為15到30年左右，對環境的危害非常大。為了治理銫對環境的污染，我們發現六氰基鐵酸鐵和亞鐵氰化鐵的共沉淀原理可從廢水中去除銫，亞鐵氰化鐵顯示出高去除性能，對銫具有極高的選擇性，盡管去除過程需要復雜的批量操作。首先將亞鐵氰化鐵粉散布在被放射性銫污染的廢水上。然后，攪拌廢水以促進共沉淀并使其靜置，使得具有放射性銫的沉淀物靜態沉降在儲罐的底部。其他不溶性六氰基鐵酸鹽內的凈水離子將離子附溶液中的銫，但在吸附步驟后，使用吸附劑分離。如果金屬六氰基鐵酸鹽成功地負載在活性炭上可能吸附效果會大大提升，易于分離溶液。

　　活性炭加六氰基鐵酸鉀的制作

　　將亞鐵氰化鉀的水溶液滲透到活性炭顆粒中，然后，使用旋轉蒸發器在80攝氏度下加水抽吸除去混合物。接著使用氯化鐵六水合物再次滲透到活性炭顆粒使氯化鐵與亞鐵氰化鉀反應在活性炭孔隙中得到六氰基鐵酸鉀。用去離子水洗滌浸漬的活性炭并在100攝氏度下干燥過夜。

　　活性炭對銫的吸附行為研究

　　將活性炭六氰基鐵酸鉀浸入含有少量含銫的海水中并用磁力攪拌器攪拌24小時。然后，過濾固體物質，并使用上述ICP質譜儀法測定濾液中銫的濃度。由浸漬吸附劑之前和之后的銫濃度的差異計算浸漬活性炭的銫吸收。或者，稀釋的海水或去離子水也用于銫攝取實驗。通過添加HCl或NaOH溶液將含有銫的海水的pH調節至所需水平，以檢查pH對Cs攝取的影響。

　　合成活性炭的基本屬性

　　圖1顯示了活性炭和代表性活性炭浸漬六氰基鐵酸鉀樣品的橫截面上的Fe和K的SEM圖像和元素分布。在活性炭中觀察到直徑為1-10μm的大孔，而在浸漬活性炭中觀察到部分填充有成分的大孔。活性炭中沒有明顯的Fe分布模式，但Fe在浸漬活性炭孔周圍集中，表明六氰基鐵酸鉀在活性炭孔隙中。在活性炭和浸漬活性炭中，K濃度低并且沒有看到明顯的分布模式。

　　圖1.在活性炭(a)和活性炭負載六氰基鐵酸鉀(b)的橫截面上的SEM圖像和元素(Fe，K)分布。

　　活性炭對銫的吸附行為

　　當浸漬的活性炭浸入含有0.075mmol·dm-3銫的海水中時，攪拌時間是活性炭吸附銫的關鍵。銫吸收在初始階段在1-3小時內突然增加，在24小時達到平衡。因此，在本研究中，考慮了在攪拌24小時后的銫的吸附。圖2中顯示了浸漬活性炭對銫吸附等溫線。當銫濃度為49μmol·dm-3時，隨著海水中平衡銫濃度的增加，活性炭對銫吸收量突然增加，達到平臺值(10.4μmol·g-1)，可能接近最大吸收量。

　　圖2.(a)攪拌時間對活性炭吸附銫的影響。海水中的初始銫濃度=0.075mmol·dm-3。(b)活性炭六氰基鐵酸鉀在海水中的銫吸附等溫線。

　　將亞鐵氰化鉀和氯化鐵浸漬活性炭中，這些試劑之間的反應在活性炭孔中生成了六氰基鐵酸鉀。研究了這些試劑的供應量/比例對活性炭中六氰基鐵酸鉀的浸漬條件/量和銫吸收的影響。發現每克活性炭內的亞鐵氰化鉀的最佳含量必須小于0.4摩爾和氯化鐵摩爾比必須為六氰基鐵酸鐵的化學計量值。XRD，EPMA和孔隙率測定分析的結果顯示六氰基鐵酸鉀填充到活性炭的大孔中。該浸漬活性炭在pH<10時有能效吸附海水中的銫離子，平衡銫濃度為49μmol·dm-3，最大銫吸收量為10.4μmol·g-1。通過Langmuir方程可以很好地表達銫吸附等溫線。當浸漬活性炭浸入含有銫的海水中時，吸附劑中的K離子與海水中的Na離子交換，隨后用銫離子代替交換的活性炭中的離子從而達到從海水中去除銫。

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