碳热还原法制备的碳载零价铁对水中U(Ⅵ)的去除研究

王佳琦¹，庞宏伟²，唐昊²，于淑君²，朱洪涛¹，王祥学^1,2,3

1. 华北电力大学环境科学与工程系燃煤电站烟气多污染物协同控制实验室2. 华北电力大学环境科学与工程学院资源环境系统优化教育部重点实验室3. 西南科技大学核废物与环境安全国防重点学科实验室

摘 要：随着核电的发展,放射性污染物流入环境,污染水土资源。纳米零价铁（nZVI）材料因还原性强、去除效率高等优势,被广泛应用于水资源污染修复。本研究以海藻酸钠（SA）为碳源,采用一步碳热还原法制备碳载零价铁（Fe-CB）材料,并将其用于水溶液中放射性核素U（VI）的去除。采用微观光谱和宏观实验研究Fe-CB对U（VI）的吸附性能和作用机理。研究发现Fe-CB具有丰富的官能团（如–OH和–COOH）及较高的比表面积,弥补了纳米零价铁（nZVI）分散性差和去除效果低的不足。在298 K时, Fe-CB对U（VI）的吸附去除在3 h内达到平衡,最大吸附量为77.3 mg·g–1,是能够自发进行的化学吸附。X射线光电子能谱分析仪（XPS）分析发现Fe-CB对U（VI）的去除主要是通过吸附和还原的协同作用来实现的,吸附过程是U（VI）与Fe-CB发生表面络合,还原过程是通过零价铁的还原性将U（VI）还原成U（IV）。研究结果表明Fe-CB材料可作为优良的吸附剂,在环境污染治理领域具有良好的应用前景。

关键词：零价铁;碳材料;铀;吸附;还原;