CN113713752A - 一种微米花状氧化铋材料及其制备方法和在吸附放射性阴离子中的应用 - Google Patents

一种微米花状氧化铋材料及其制备方法和在吸附放射性阴离子中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113713752A
CN113713752A CN202110963452.XA CN202110963452A CN113713752A CN 113713752 A CN113713752 A CN 113713752A CN 202110963452 A CN202110963452 A CN 202110963452A CN 113713752 A CN113713752 A CN 113713752A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bismuth
oxide material
ions
bismuth oxide
flower
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110963452.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN113713752B (zh
Inventor
许章炼
徐丽红
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN202110963452.XA priority Critical patent/CN113713752B/zh
Publication of CN113713752A publication Critical patent/CN113713752A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113713752B publication Critical patent/CN113713752B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0259—Compounds of N, P, As, Sb, Bi
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28004—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04—Treating liquids
    • G21F9/06—Processing
    • G21F9/12—Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种微米花状氧化铋材料及其制备方法和在吸附放射性阴离子中的应用，制备方法包括如下过程：利用铋盐溶液进行水热反应，得到β‑Bi2O3黄色粉末，β‑Bi2O3黄色粉末为所述微米花状氧化铋材料；所述铋盐溶液为硝酸铋和尿素于溶剂中反应得到。本发明制得的微米花状氧化铋材料对废水处理30‑50min即可达到吸附平衡，对碘离子与亚硒酸根离子的吸附效率达80％以上，因此吸附速率较快、效率高。本发明采用的铋盐溶液为硝酸铋和尿素于溶剂中反应得到，因此原料的成本也相对较低。

Description

一种微米花状氧化铋材料及其制备方法和在吸附放射性阴离 子中的应用
技术领域
本发明属于核废料处理技术领域，具体涉及一种微米花状氧化铋材料及其制备方法和在吸附放射性阴离子中的应用。
背景技术
随着核工业应用领域的进一步加深和扩大，有效处理乏燃料中或污染的核废水中的有害放射性元素成为亟待解决的主要问题。放射性碘元素和硒元素是核反应后的放射性废物长期危害的主要来源之一，造成人体甲状腺损伤及生物环境的严重破坏。
传统的处理工艺主要涉及固相吸附法，选用吸附材料对放射性废水中的亚硒酸根离子和碘离子进行去除。近年来，银基材料、金属有机骨架材料、沸石材料等被广泛用于去除放射性废水中的亚硒酸根离子和碘离子，因其吸附速度慢、吸附容量低、处理成本高昂等缺点限制了其发展，难以进行大批量的生产及应用。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种微米花状氧化铋材料及其制备方法和在吸附放射性阴离子中的应用，本发明的微米花状氧化铋材料能够同时去除废水中的硒盐离子和碘离子，同时具有吸附容量较高、吸附速率较快以及成本相对较低的特点，对大批量处理放射性核废水提供了可能。
本发明采用的技术方案如下：
一种微米花状氧化铋材料的制备方法，包括如下过程：
利用铋盐溶液进行水热反应，得到β-Bi2O3黄色粉末，β-Bi2O3黄色粉末为所述微米花状氧化铋材料；
所述铋盐溶液为硝酸铋和尿素于溶剂中反应得到。
优选的，硝酸铋和尿素的摩尔比为(0.0015-0.0025)：(0.005-0.015)。
优选的，所述溶剂采用无水乙醇，无水乙醇和硝酸铋的用量比为：每40ml无水乙醇对应0.005-0.015mol的硝酸铋。
优选的，铋盐溶液的制备过程包括：将硝酸铋和尿素加入溶剂中并进行超声搅拌反应，硝酸铋和尿素完全溶解后得到铋盐溶液。
优选的，铋盐溶液进行水热反应时，反应温度为180±2℃，反应结束后自然冷却，得到水热产物；
对水热产物进行洗涤、分离以及在空气中干燥，得到所述β-Bi2O3黄色粉末。
优选的，将水热产物用去离子水洗涤2-3次后用无水乙醇洗涤1-2次，离心后干燥，得到所述β-Bi2O3黄色粉末。
本发明还提供了一种微米花状氧化铋材料，所述微米花状氧化铋材料通过本发明如上所述的制备方法制得。
本发明如上所述微米花状氧化铋材料的应用，所述微米花状氧化铋材料用于对含有硒盐离子和/或碘离子的废水进行处理。
优选的，微米花状氧化铋材料对含有硒盐离子和/或碘离子的废水进行处理过程中，控制废水的pH值范围为4-11，当需要对废水的pH值进行调整时，采用硝酸溶液或氨水进行调整。
优选的，所述微米花状氧化铋材料用于废水中硒盐离子和/或碘离子的吸附时，吸附时间为30-50min。
本发明具有如下有益效果：
本发明微米花状氧化铋材料的制备方法中利用铋盐溶液进行水热反应，得到β-Bi2O3黄色粉末，水热法耗时短，优化了β-Bi2O3制备的繁杂工序；得到的β-Bi2O3黄色粉末不溶于水，通常对水无害，便于回收，使用方便，对典型的长半衰期放射性元素碘、硒的水环境主要离子碘离子与亚硒酸根离子都具有很强的吸附作用，能够有效改善水环境中的放射性污染源，解决乏燃料后处理以及放射性水污染等主要问题，本发明制得的微米花状氧化铋材料对废水处理30-50min即可达到吸附平衡，对碘离子与亚硒酸根离子的吸附效率达80％以上，因此吸附速率较快、效率高。综上可以看出，本发明制得的微米花状氧化铋材料具有吸附容量较高、吸附速率较快的特点。并且，本发明采用的铋盐溶液为硝酸铋和尿素于溶剂中反应得到，因此原料的成本也相对较低。
进一步的，溶剂采用无水乙醇，无水乙醇为低毒且无色无味，具有很好的环境适用性与材料相容性且成本低廉的特点。
附图说明
图1为本发明制得的β-Bi2O3粉末的X射线衍射分析图；
图2为本发明实施例制得的β-Bi2O3粉末的扫描电镜图；
图3为本发明实施例1中碘离子浓度为63.5-190.4ppm时各时间点吸附动力学图；
图4为本发明实施例2中亚硒酸根离子浓度为100-200ppm时各时间点亚硒酸根离子吸附动力学图；
图5为本发明实施例3中溶液pH值对碘离子吸附影响实验图；
图6为本发明实施例4中溶液pH值对亚硒酸根离子吸附影响实验图；
图7为本发明实施例5中竞争离子对碘离子吸附影响实验图；
图8为本发明实施例6中竞争离子对亚硒酸根离子影响实验图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。
本发明提供了一种微米花状氧化铋材料的制备方法及其在吸附放射性阴离子中的应用，包括以下步骤：
1)将0.0015-0.0025mol的五水硝酸铋Bi(NO3)3.5H2O与0.005-0.015mol的尿素CH4N2O加入40ml无水乙醇中超声搅拌，硝酸铋和尿素完全溶解后得到铋盐溶液；
2)将步骤1所述的铋盐溶液转移至有100ml的聚四氟乙烯衬底的反应釜内胆中，在180±2℃下水热反应4h后自然冷却，得到水热产物；
3)将步骤2所述的水热产物用去离子水洗涤3次后用无水乙醇洗涤1次，离心后在60±2℃的空气中干燥24h，得到干燥的β-Bi2O3黄色粉末；
4)将步骤3所述的20mg的β-Bi2O3黄色粉末分别加入20ml含有碘离子和/或亚硒酸根离子的溶液中，超声搅拌至完全溶解；在磁性搅拌器搅拌条件下反应；所述碘离子溶液中碘离子浓度为63.5～190.4ppm，所述亚硒酸根离子溶液中亚硒酸根离子浓度为100～200ppm；
5)对步骤4中所述的各离子浓度溶液和各反应时间进行吸附动力学监测，在5～300分钟内监测其对碘离子与亚硒酸根离子的吸附程度；
6)将步骤3所述的20mg的β-Bi2O3粉末分别加入20ml含有不同pH值的碘离子或亚硒酸根离子的溶液(pH＝4-11)中，其中溶液pH值范围为4-11，分别用浓度较低的硝酸和氨水调节溶液的pH值，超声搅拌至完全溶解；在磁性搅拌器搅拌条件下反应；所述碘离子溶液中碘离子浓度为63.5ppm，所述亚硒酸根离子溶液中亚硒酸根离子浓度为300ppm；
7)对步骤6中所述溶液反应24小时后的滤液测量其滤液中碘离子或亚硒酸根离子剩余浓度，监测其对碘离子与亚硒酸根离子在不同pH值的情况下的吸附程度；
8)将步骤3所述的20mg的β-Bi2O3粉末分别加入20ml含有不同大量其他阴离子的碘离子或亚硒酸根离子的溶液中，其中，溶液中含有的其他阴离子有硝酸根离子、氯离子、碳酸根离子、硫酸根离子和磷酸根离子，其他离子与两种离子的摩尔比均为1000:1，超声搅拌至完全溶解；在磁性搅拌器搅拌条件下反应；所述碘离子溶液中碘离子和亚硒酸根离子浓度均为0.635ppm
9)对步骤8中所述溶液反应24小时后的滤液测量其滤液中碘离子或亚硒酸根离子剩余浓度，监测其对碘离子与亚硒酸根离子在含有大量其他阴离子的情况下的吸附程度。
详细过程见本发明以下实施例，由于设备误差，以下实施例中称量原料时均已其名义质量称取。
实施例1
本实施例包括以下步骤：
1)称取0.970g的五水硝酸铋粉末Bi(NO3)3.5H2O与0.60g的尿素，超声搅拌使其溶解在40ml的乙醇溶液中，形成铋盐的乙醇溶液；
2)将步骤1所述的铋盐溶液转移至有100ml的聚四氟乙烯衬底的反应釜内胆中，在180±2℃下水热反应4h后自然冷却，得到水热产物；
3)将步骤2所述的水热产物用去离子水洗涤3次后用无水乙醇洗涤1次，离心后在60±2℃的空气中干燥24h，得到干燥的β-Bi2O3黄色粉末，该黄色粉末的XRD图谱见于图1，主要衍射峰位置和相对强度均与JCPDS(粉末衍射标准委员会)(PDF#78-1793)卡片相吻合，证明生成的主要产物为β-Bi2O3；黄色粉末产物的扫描电镜分析形貌图如图2所示，呈现典型的微米花形状；
4)将步骤3所述的20mg的β-Bi2O3粉末分别加入20ml的碘离子浓度分别为63.5ppm、126.9ppm和190.4ppm的溶液中，超声搅拌至完全溶解后，在磁性搅拌器搅拌条件下反应；
5)对步骤4中所述的初始碘离子浓度分别为63.5ppm、126.9ppm和190.4ppm的溶液在反应时间达到5、10、15、30、60、120、180、240、300分钟时进行吸附动力学监测：配制浓度分别为63.5ppm、126.9ppm和190.4ppm的碘离子溶液，量取20ml，将其加入到称取的20mg制得的粉末样品中，加入直径为2cm的搅拌子置于超声器中超声搅拌至完全溶解后转移至磁力搅拌器上搅拌至5、10、15、30、60、120、180、240、300分钟后取其上层清液用针孔过滤器和0.22μm的过滤膜进行过滤，最后用紫外可见分光光度计测量上层清液中碘离子浓度ρe，并通过公式Qe＝(ρ0-ρe)V/m计算出吸附容量Qe，其中Qe为t时刻的吸附容量，ρ0是初始浓度，ρe是t时刻的浓度，V是离子体积，m是吸附剂质量；各时间点的碘离子吸附动力学图如图3所示，β-Bi2O3对碘离子吸附时间较快，在0.5小时内可以达到平衡，三种浓度下平衡吸附容量分别为63.3mg/g、126.1mg/g、189.9mg/g且随着碘离子浓度的升高，吸附容量随之生高，最高可达231.6mg/g。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
1)称取0.970g的五水硝酸铋粉末Bi(NO3)3.5H2O与0.60g的尿素，超声搅拌使其溶解在40ml的乙醇溶液中，形成铋盐的乙醇溶液；
2)将步骤1所述的铋盐溶液转移至有100ml的聚四氟乙烯衬底的反应釜内胆中，在180±2℃下水热反应4h后自然冷却，得到水热产物；
3)将步骤2所述的水热产物用去离子水洗涤3次后用无水乙醇洗涤1次，离心后在60±2℃的空气中干燥24h，得到干燥的β-Bi2O3黄色粉末，该黄色粉末的XRD图谱见于图1，主要衍射峰位置和相对强度均与JCPDS(粉末衍射标准委员会)(PDF#78-1793)卡片相吻合，证明生成的主要产物为β-Bi2O3；黄色粉末产物的扫描电镜分析形貌图如图2所示，呈现典型的微米花形状；
4)将步骤3所述的20mg的β-Bi2O3粉末分别加入20ml的亚硒酸根离子浓度分别为100ppm、150ppm和200ppm的溶液中，超声搅拌至完全溶解，在磁性搅拌器搅拌条件下反应；
5)对步骤4中所述的初始亚硒酸根离子浓度分别为100ppm、150ppm和200ppm的溶液在反应时间达到5、10、15、30、60、120、180、240、300分钟时进行吸附动力学监测：配制浓度分别为100ppm、150ppm和200ppm的亚硒酸根离子溶液，量取20ml，将其加入到称取的20mg制得的粉末样品中，加入直径为2cm的搅拌子置于超声器中超声搅拌至完全溶解后转移至磁力搅拌器上搅拌5、10、15、30、60、120、180、240、300分钟后取其上层清液用针孔过滤器和0.22μm的过滤膜进行过滤，最后用电感耦合等离子体(ICP)测量上层清液中亚硒酸根离子浓度ρe，并通过公式Qe＝(ρ0-ρe)V/m计算出吸附容量Qe，其中Qe为t时刻的吸附容量，ρ0是初始浓度，ρe是t时刻的浓度，V是离子体积，m是吸附剂质量；各时间点的亚硒酸根离子吸附动力学图如图4所示，β-Bi2O3对亚硒酸根离子吸附时间较快，在0.5小时内可以达到平衡，三种浓度下平衡吸附容量分别为78.5mg/g、99.3mg/g、127.7mg/g且随着亚硒酸根离子浓度升高，吸附容量随之生高，最高可达760mg/g。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
1)称取0.970g的五水硝酸铋粉末Bi(NO3)3.5H2O与0.60g的尿素，超声搅拌使其溶解在40ml的乙醇溶液中，形成铋盐的乙醇溶液；
2)将步骤1所述的铋盐溶液转移至有100ml的聚四氟乙烯衬底的反应釜内胆中，在180±2℃下水热反应4h后自然冷却，得到水热产物；
3)将步骤2所述的水热产物用去离子水洗涤3次后用无水乙醇洗涤一次，离心后在60±2℃的空气中干燥24h，得到干燥的β-Bi2O3黄色粉末，该黄色粉末的XRD图谱见于图1，主要衍射峰位置和相对强度均与JCPDS(粉末衍射标准委员会)(PDF#78-1793)卡片相吻合，证明生成的主要产物为β-Bi2O3；黄色粉末产物的扫描电镜分析形貌图如图2所示，呈现典型的微米花形状；
4)将步骤3所述的20mg的β-Bi2O3粉末加入20ml的碘离子浓度为63.5ppm的不同pH值溶液中，超声搅拌至完全溶解后，在磁性搅拌器搅拌条件下反应，其中pH值为4-11之间，用稀释的硝酸和氨水调节其pH值。
5)对步骤4中所述的初始碘离子浓度为63.5ppm的不同pH值的溶液在反应时间达到24小时后测量其滤液浓度，探究pH值对吸附的影响：配制浓度为63.5ppm的不同pH值的碘离子溶液，量取20ml，将其加入到称取的20mg制得的粉末样品中，加入直径为2cm的搅拌子置于超声器中超声搅拌至完全溶解后转移至磁力搅拌器上搅拌24h后取其上层清液用针孔过滤器和0.22μm的过滤膜进行过滤，最后用紫外可见分光光度计测量上层清液中碘离子浓度ρe，并通过公式Qe＝(ρ0-ρe)V/m计算出吸附容量Qe，其中Qe为t时刻的吸附容量，ρ0是初始浓度，ρe是t时刻的浓度，V是离子体积，m是吸附剂质量；溶液pH值对碘离子吸附影响实验图如图5所示，β-Bi2O3对碘离子吸附在pH为4-7范围内基本不受影响，在碘离子浓度为63.5ppm时最高吸附容量为62.7mg/g，因此该材料适用于吸附碘离子时应用溶液pH范围为4-7，而放射性废水通常为酸性，因而不影响该材料应用于放射性废水中。
实施例4
本实施例包括以下步骤：
1)称取0.970g的五水硝酸铋粉末Bi(NO3)3.5H2O与0.60g的尿素，超声搅拌使其溶解在40ml的乙醇溶液中，形成铋盐的乙醇溶液；
2)将步骤1所述的铋盐溶液转移至有100ml的聚四氟乙烯衬底的反应釜内胆中，在180±2℃下水热反应4h后自然冷却，得到水热产物；
3)将步骤2所述的水热产物用去离子水洗涤3次后用无水乙醇洗涤1次，离心后在60±2℃的空气中干燥24h，得到干燥的β-Bi2O3黄色粉末，该黄色粉末的XRD图谱见于图1，主要衍射峰位置和相对强度均与JCPDS(粉末衍射标准委员会)(PDF#78-1793)卡片相吻合，证明生成的主要产物为β-Bi2O3；黄色粉末产物的扫描电镜分析形貌图如图2所示，呈现典型的微米花形状；
4)将步骤3所述的20mg的β-Bi2O3粉末分别加入20ml的碘离子浓度为300ppm的不同pH值溶液中，超声搅拌至完全溶解后，在磁性搅拌器搅拌条件下反应，其中pH值为4-11之间，用稀释的硝酸和氨水调节其pH值。
5)对步骤4中所述的初始亚硒酸根离子浓度为300ppm的不同pH值的溶液在反应时间达到24小时后测量其滤液浓度，探究pH值对吸附的影响：配制浓度为300ppm的不同pH值的亚硒酸根离子溶液，量取20ml，将其加入到称取的20mg制得的粉末样品中，加入直径为2cm的搅拌子置于超声器中超声搅拌至完全溶解后转移至磁力搅拌器上搅拌24h后取其上层清液用针孔过滤器和0.22μm的过滤膜进行过滤，最后电感耦合等离子体(ICP)测量上层清液中亚硒酸根离子浓度ρe，并通过公式Qe＝(ρ0-ρe)V/m计算出吸附容量Qe，其中Qe为t时刻的吸附容量，ρ0是初始浓度，ρe是t时刻的浓度，V是离子体积，m是吸附剂质量；溶液pH值对碘离子吸附影响实验图如图6所示，β-Bi2O3对亚硒酸根离子吸附在pH为4-11范围内具有较高吸附容量，说明该材料适用于吸附亚硒酸根离子时溶液pH值范围在4-11，耐酸碱度较好，浓度为300ppm时最高吸附容量为195.3mg/g。
实施例5
本实施例包括以下步骤：
1)称取0.970g的五水硝酸铋粉末Bi(NO3)3.5H2O与0.60g的尿素，超声搅拌使其溶解在40ml的乙醇溶液中，形成铋盐的乙醇溶液；
2)将步骤1所述的铋盐溶液转移至有100ml的聚四氟乙烯衬底的反应釜内胆中，在180±2℃下水热反应4h后自然冷却，得到水热产物；
3)将步骤2所述的水热产物用去离子水洗涤3次后用无水乙醇洗涤1次，离心后在60±2℃的空气中干燥24h，得到干燥的β-Bi2O3黄色粉末，该黄色粉末的XRD图谱见于图1，主要衍射峰位置和相对强度均与JCPDS(粉末衍射标准委员会)(PDF#78-1793)卡片相吻合，证明生成的主要产物为β-Bi2O3；黄色粉末产物的扫描电镜分析形貌图如图2所示，呈现典型的微米花形状；
4)将步骤3所述的20mg的β-Bi2O3粉末分别加入20ml的碘离子浓度为0.64ppm的溶液和含有大量其他离子的碘离子溶液中，超声搅拌至完全溶解后，在磁性搅拌器搅拌条件下反应，其中其他离子浓度为640ppm，含有的其他离子有碳酸根离子、硫酸根离子、硝酸根离子、氯离子。
5)对步骤4中所述的初始碘离子浓度为0.64ppm的溶液和含有大量其他离子的碘离子溶液在反应时间达到24小时测量其滤液中剩余碘离子浓度：配制2份浓度为0.64ppm的碘离子溶液，其中一份加入浓度为640ppm的其他离子，量取20ml，将其加入到称取的20mg制得的粉末样品中，加入直径为2cm的搅拌子置于超声器中超声搅拌至完全溶解后转移至磁力搅拌器上搅拌24h后取其上层清液用针孔过滤器和0.22μm的过滤膜进行过滤，最后用紫外可将光光度计测量上层清液中碘离子浓度ρe，并通过公式Qe＝(ρ0-ρe)V/m计算出吸附容量Qe，其中Qe为t时刻的吸附容量，ρ0是初始浓度，ρe是t时刻的浓度，V是离子体积，m是吸附剂质量；竞争离子对碘离子影响实验图如图7所示，β-Bi2O3对碘离子吸附在含有大量硫酸根和硝酸根的情况下，吸附效率依然超过80％，表明其具有选择性吸附，而溶液中大量的氯离子和碳酸根会影响该材料的应用，表明材料在实际应用中适用于溶液中含有少量碘离子和大量硫酸根离子和硝酸根离子的情况。
实施例6
本实施例包括以下步骤：
1)称取0.970g的五水硝酸铋粉末Bi(NO3)3.5H2O与0.60g的尿素，超声搅拌使其溶解在40ml的乙醇溶液中，形成铋盐的乙醇溶液；
2)将步骤1所述的铋盐溶液转移至有100ml的聚四氟乙烯衬底的反应釜内胆中，在180±2℃下水热反应4h后自然冷却，得到水热产物；
3)将步骤2所述的水热产物用去离子水洗涤3次后用无水乙醇洗涤1次，离心后在60±2℃的空气中干燥24h，得到干燥的β-Bi2O3黄色粉末，该黄色粉末的XRD图谱见于图1，主要衍射峰位置和相对强度均与JCPDS(粉末衍射标准委员会)(PDF#78-1793)卡片相吻合，证明生成的主要产物为β-Bi2O3；黄色粉末产物的扫描电镜分析形貌图如图2所示，呈现典型的微米花形状；
4)将步骤3所述的20mg的β-Bi2O3粉末分别加入20ml的亚硒酸根离子浓度为0.64ppm的溶液和含有大量其他离子的亚硒酸根离子溶液中，超声搅拌至完全溶解后，在磁性搅拌器搅拌条件下反应，其中其他离子浓度为640ppm，含有的其他离子有氯离子、硫酸根离子、硝酸根离子、磷酸根离子。
5)对步骤4中所述的初始亚硒酸根离子浓度为0.64ppm的溶液和含有大量其他离子的亚硒酸根离子溶液在反应时间达到24小时测量其滤液中剩余亚硒酸根离子浓度：配制2份浓度为0.64ppm的亚硒酸根离子溶液，其中一份加入浓度为640ppm的其他离子，量取20ml，将其加入到称取的20mg制得的粉末样品中，加入直径为2cm的搅拌子置于超声器中超声搅拌至完全溶解后转移至磁力搅拌器上搅拌24h后取其上层清液用针孔过滤器和0.22μm的过滤膜进行过滤，最后用紫电感耦合等离子体(ICP)测量上层清液中亚硒酸根离子浓度ρe，并通过公式Qe＝(ρ0-ρe)V/m计算出吸附容量Qe，其中Qe为t时刻的吸附容量，ρ0是初始浓度，ρe是t时刻的浓度，V是离子体积，m是吸附剂质量；竞争离子对亚硒酸根离子影响实验图如图8所示，β-Bi2O3对亚硒酸根离子吸附在含有大量其他竞争离子的情况下，吸附效率依然超过90％，表明其具有选择性吸附，材料适用与溶液中含有少量亚硒酸根离子和大量氯离子、磷酸根离子、硝酸根离子和硫酸根离子的情况。

Claims (10)

1.一种微米花状氧化铋材料的制备方法，其特征在于，包括如下过程：
利用铋盐溶液进行水热反应，得到β-Bi2O3黄色粉末，β-Bi2O3黄色粉末为所述微米花氧化铋材料；
所述铋盐溶液为硝酸铋和尿素于溶剂中反应得到。
2.根据权利要求1所述的一种微米花状氧化铋材料的制备方法，其特征在于，硝酸铋和尿素的摩尔比为(0.0015-0.0025)：(0.005-0.015)。
3.根据权利要求1所述的一种微米花状氧化铋材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂采用无水乙醇，无水乙醇和硝酸铋的用量比为：每40ml无水乙醇对应0.005-0.015mol的硝酸铋。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种微米花状氧化铋材料的制备方法，其特征在于，铋盐溶液的制备过程包括：将硝酸铋和尿素加入溶剂中并进行超声搅拌反应，硝酸铋和尿素完全溶解后得到铋盐溶液。
5.根据权利要求1所述的一种微米花状氧化铋材料的制备方法，其特征在于，铋盐溶液进行水热反应时，反应温度为180±2℃，反应结束后自然冷却，得到水热产物；
对水热产物进行洗涤、分离以及在空气中干燥，得到所述β-Bi2O3黄色粉末。
6.根据权利要求5所述的一种微米花状氧化铋材料的制备方法，其特征在于，将水热产物用去离子水洗涤2-3次后用无水乙醇洗涤1-2次，离心后干燥，得到所述β-Bi2O3黄色粉末。
7.一种微米花状氧化铋材料，其特征在于，所述微米花状氧化铋材料通过权利要求1-6任意一项的制备方法制得。
8.权利要求7所述微米花状氧化铋材料的应用，其特征在于，所述微米花状氧化铋材料用于对含有硒盐离子和/或碘离子的废水进行处理。
9.根据权利要求8所述的微米花状氧化铋材料的应用，其特征在于，微米花状氧化铋材料对含有硒盐离子和/或碘离子的废水进行处理过程中，控制废水的pH值范围为4-11，当需要对废水的pH值进行调整时，采用硝酸溶液或氨水进行调整。
10.根据权利要求8所述的微米花状氧化铋材料的应用，其特征在于，所述微米花状氧化铋材料用于废水中硒盐离子和/或碘离子的吸附时，吸附时间为30-50min。
CN202110963452.XA 2021-08-20 2021-08-20 一种微米花状氧化铋材料及其制备方法和在吸附放射性阴离子中的应用 Active CN113713752B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110963452.XA CN113713752B (zh) 2021-08-20 2021-08-20 一种微米花状氧化铋材料及其制备方法和在吸附放射性阴离子中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110963452.XA CN113713752B (zh) 2021-08-20 2021-08-20 一种微米花状氧化铋材料及其制备方法和在吸附放射性阴离子中的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113713752A true CN113713752A (zh) 2021-11-30
CN113713752B CN113713752B (zh) 2023-06-02

Family

ID=78677136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110963452.XA Active CN113713752B (zh) 2021-08-20 2021-08-20 一种微米花状氧化铋材料及其制备方法和在吸附放射性阴离子中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113713752B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114405499A (zh) * 2022-02-14 2022-04-29 辽宁石油化工大学 一种铋氧化物及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103420414A (zh) * 2013-08-12 2013-12-04 江苏大学 溶剂热法制备三氧化二铋微米球及其应用
CN103466702A (zh) * 2013-09-27 2013-12-25 武汉工程大学 一种无模板制备多孔氧化铋纳米材料的方法
CN107029770A (zh) * 2017-04-27 2017-08-11 中南大学 一种亚稳相铋氧化物的制备方法及其在光催化降解有机污染物中的应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103420414A (zh) * 2013-08-12 2013-12-04 江苏大学 溶剂热法制备三氧化二铋微米球及其应用
CN103466702A (zh) * 2013-09-27 2013-12-25 武汉工程大学 一种无模板制备多孔氧化铋纳米材料的方法
CN107029770A (zh) * 2017-04-27 2017-08-11 中南大学 一种亚稳相铋氧化物的制备方法及其在光催化降解有机污染物中的应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MOHAMMED JALALAH: "Comparative study on photocatalytic performances of crystalline α- and β-Bi2O3nanoparticles under visible light", 《JOURNAL OF INDUSTRIAL AND ENGINEERING CHEMISTRY》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114405499A (zh) * 2022-02-14 2022-04-29 辽宁石油化工大学 一种铋氧化物及其制备方法和应用
CN114405499B (zh) * 2022-02-14 2023-09-26 辽宁石油化工大学 一种铋氧化物及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN113713752B (zh) 2023-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9597658B2 (en) Metal-organic framework templated synthesis of porous inorganic materials as novel sorbents
CN106311190B (zh) 多孔锰系锂离子筛吸附剂的制备方法
Loos-Neskovic et al. Preparation, composition and structure of some nickel and zinc ferrocyanides: Experimental results
Mortada et al. Determination of Cu2+, Zn2+ and Pb2+ in biological and food samples by FAAS after preconcentration with hydroxyapatite nanorods originated from eggshell
EP3789110A1 (en) Radionuclide adsorbent, method of preparing the same and method of removing radionuclide using the same
CN103769058A (zh) 碳化壳聚糖吸附剂的制备方法、产品及应用方法
TW201406658A (zh) 矽酸鋁及其製造方法
CN113713752A (zh) 一种微米花状氧化铋材料及其制备方法和在吸附放射性阴离子中的应用
Mukherjee et al. A comprehensive study on the uptake of dyes, Cu (II) and radioactive 137Cs (I) by sonochemically synthesized strontium/yttrium tungstate and molybdate nanoparticles
CN108187604A (zh) 一种同时去除水体中阴离子和硬度的方法
CN108355628B (zh) 一种银离子掺杂的偶氮共轭微孔聚合物、制备方法及应用
JP5967748B2 (ja) セシウムイオン吸着性化合物を担持したメソポーラスシリカおよびそれを用いたセシウムコレクター、セシウム回収方法、セシウムイオン収集剤、セシウムイオン濃度センサおよびセシウム除去フィルター
Pospěchová et al. Polysaccharide biopolymers modified with titanium or nickel nanoparticles for removal of radionuclides from aqueous solutions
Le et al. Prussian blue analogues of A2 [Fe (CN) 6](A: Cu2+, Co2+, and Ni2+) and their composition-dependent sorption performances towards Cs+, Sr2+, and Co2+
EP0476135A1 (en) Selective adsorbent for ammonuim ion and ammonia and preparation thereof
KR950009706B1 (ko) 금속원소흡착제의 제조방법 및 그 흡착제에 의한 금속원소의 흡착분리방법
Misaelides et al. Separation of europium from aqueous solutions using Al 3+-and Fe 3+-doped zirconium and titanium phosphates
US5320664A (en) Method of preparing metal element adsorbent and method of adsorbing and separating metal element using the same
CN114408974A (zh) 一种钨酸铋γ射线屏蔽材料及其制备方法
JP2014106181A (ja) 放射性物質収着剤及びその製造方法
CN115779849B (zh) 一种介孔氧化铝吸附剂及其制备方法和应用
CN112755961A (zh) 一种负载有MgO的活性炭及其制备方法和应用
KR0179233B1 (ko) 은 담지 항균성 분말의 제조방법
JP4721979B2 (ja) 陰イオン吸着剤及びその製造方法
KR102654512B1 (ko) 방사성 핵종 제거용 흡착제 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant