5.1 腐殖酸的结构表征 ............................... 61
5.2 HA 介导状态下 ZnO@MFe2O4、ZnO/MFe2O4-MMT 复合材料对 UO22+的吸附研究 ..................................... 62
5 腐殖酸介导状态下 ZnO@MFe2O4、ZnO/MFe2O4-MMT 复合材料对 UO22+的吸附性能
5.1 腐殖酸的结构表征
本文对所采用的腐殖酸（HA）原料进行了化学成分分析，其 XRF 半定量分析结果如表 5-1 所示。钠、铁、铝和硅的氧化物含量较高，这与文献报道结果保持一致，腐殖酸的纯度较高。
在以往 HA 文献报道中，已有研究表明 HA 分子具有丰富的有机官能团，如羧基、醌基和酚基等[158]。为研究 HA 对所制备吸附材料吸附 UO22+的影响，并分析因介导作用引起的材料结构及其 UO22+吸附性能的变化，需对 HA 结构进行测试以提供理论分析依据。HA 的 FTIR 和 Raman 图谱分别如图 5-1（a、b）所示，位于 1040 cm-1红外谱带处的伸缩振动峰为 HA 的 C-H 键（苯环），1381 cm-1处的红外特征峰是由酚基 C=O 的伸缩振动引起的，HA 表面的羧基结构出现在 1596 cm-1处，而 3412 cm-1波段处表现出的较宽峰强为水分子的伸缩振动[158,159]。Raman 光谱图测试结果说明 HA 在 1380 cm-1和 1598 cm-1处表现明显的拉曼活性，它们分别为 HA 的羧基和酚基的拉曼活性，HA表面的芳香族化合结构也可引起 1598 cm-1处的拉曼位移[160]。因此，在研究 HA 对ZnO@MFe2O4 和 ZnO/MFe2O4-MMT 吸附 UO22+的介导作用时，可结合 HA 的红外和拉曼特征峰对其官能团结构进行分析，进一步阐释 HA 与吸附剂以及 UO22+间的络合效应。
图 5-1 HA 的（a）FTIR 图谱和（b）Raman 图谱
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6 结论与展望
6.1 结论
本论文通过化学共沉淀法和热处理法成功制备出 ZnO@MFe2O4 和 ZnO/MFe2O4-MMT（M=Fe、Mn、Co、Ni、Cu）复合材料，并研究了环境因素对其 UO22+的吸附性能的影响，重点关注了腐殖酸存在于溶液中时，其介导状态对 UO22+与样品间吸附过程的影响。
（1）本文所制备出的 ZnO@MFe2O4 复合材料，经结构测试（XRD、HRTEM、FTIR、Raman、SEM、TEM）表明，所合成的 ZnO 为六方纤锌矿相，铁酸盐 MFe2O4 为立方尖晶石结构，且 ZnO@MFe2O4 为纳米级球状颗粒，其平均纳米尺寸约为 51 nm。ZnO@MFe2O4 的 Zeta 电位测试表明，材料的等电点为 pH=5.7。溶液 pH 值影响吸附实验表明，ZnO@MFe2O4 对 UO22+的最佳吸附 pH 值约为 6.0，这与等电点测试结果保持一致。动力学吸附实验的结果表明，吸附过程更加拟合于准二级动力学模型，说明ZnO@MFe2O4 对 UO22+的吸附主要以化学吸附为主。等温吸附实验表明，ZnO@MFe2O4对 UO22+的 Langmuir 最大吸附能力为 ZnO@Fe3O4：294.99 mg·g-1、ZnO@MnFe2O4：290.70 mg·g-1、 ZnO@CoFe2O4 ： 304.88 mg·g-1、 ZnO@NiFe2O4 ： 267.88 mg·g-1、ZnO@CuFe2O4：299.40 mg·g-1，说明表面单层吸附为主导吸附机制。竞争吸附实验结果表明，ZnO@CoFe2O4 对 UO22+具有高选择性（180.90 mg·g-1）。
（2）ZnO/MFe2O4-MMT 复合材料中的 ZnO 和 MFe2O4 均为六方纤锌矿和立方尖晶石结构，蒙脱石表面边缘聚集了大量 ZnO/MFe2O4 纳米颗粒，且通过其表面形貌能明显观察到蒙脱石层状结构，ZnO/NiFe2O4-MMT 表面出现非晶化现象。吸附实验表明，ZnO/MFe2O4-MMT 与 UO22+间的吸附作用发生的最佳 pH 值为 6.0，这和 Zeta 表面电位测试结果吻合（ZnO/MFe2O4-MMT 等电点约为 5.6）。动力学模型拟合结果表明，ZnO/MFe2O4-MMT 对 UO22+的吸附更加拟合于准二级动力学模型（R2=0.99），说明化学吸附为吸附过程的主要吸附方式。吸附等温线及其等温模型拟合结果表明，ZnO/MFe2O4-MMT 对 UO22+的吸附主要发生在材料表面，且其 Langmuir 最大吸附能力为 ZnO/Fe3O4-MMT：181.49 mg·g-1、ZnO/MnFe2O4-MMT：188.68 mg·g-1、ZnO/CoFe2O4-MMT：160.51 mg·g-1、ZnO/NiFe2O4-MMT：188.68 mg·g-1、ZnO/CuFe2O4-MMT：197.24 mg·g-1。共存重金属离子条件下，ZnO/MFe2O4-MMT 对 UO22+、Cr3+、Cu2+和 Mn2+在材料不同吸附位置有较强的选择性。
参考文献（略）
