铀是核电站发电过程中使用的主要燃料,化工、采矿、核能发电的过程中会产生含铀的污染废水,对生态环境和人类健康造成潜在威胁。铀还是核废液中最常见的核素,在核废液后处理过程中会产生含137Cs等放射性核素的废水。对于铀和铯的去除,是目前核废液处理研究的重难点。天然粘土矿物由于其化学性能稳定、高比表面积、廉价、高效吸附等特性,已广泛应用于乏燃料后处理和高放废物处置领域。研究发现离子交换和配位作用对于放射性核素铀和铯的吸附具有重要作用。阳离子交换容量(Cation Exchange Capacity,CEC)是评价粘土矿物离子交换能力的重要依据。吸附材料的配位作用主要是通过材料表面官能团与目标污染离子的配位螯合作用,达到高效富集作用。针对放射性废液中目标核素的特点,选择和构筑具有高选择性的富集材料,实现对复杂体系中低浓度放射性核素的高效快速去除,具有重要的科学意义。然而,目前的研究多着重于高效富集材料的构建及其富集效果的测评。本论文则将从富集的机理角度进行探索研究,对比阳离子交换容量(CEC)和官能团种类对Cs(Ⅰ)和U(Ⅵ)吸附的影响,进而评价阳离子交换和官能团配位这两种吸附机理对Cs(Ⅰ)和U(Ⅵ)吸附的重要性,揭示哪一种吸附机理占主导,帮助指导高选择性型吸附材料的设计和构筑,优化放射性核素的吸附,进而治理放射性核素的污染。本论文通过对比5种具Prosthesis associated infection有不同CEC的粘土材料(钠基蒙脱土(Na-montmorillonite)、蒙脱土(montmorillonite)、累托石(rectorite)、皂土(bentonite)和伊利石(illite))和吸附材料表面的两种不同官能团(-NH2和-OH),系统性的研究离子交换和官能团配位这两种机理对Cs(Ⅰ)和U(Ⅵ)吸附的重要性。根据以上研究结论,针对不同的目标污染核素,进一步设计出了一系列吸附性能更高的材料。同时,考虑到材料的实际应用,材料的毒性也进行了详细的分析。主要研究结果如下:(1)通过氯化铵-50%乙醇法对选取的5种粘土材料的CEC进行了测定,这5种材料的 CEC 降低顺序分别为:蒙脱土(96.50 mmol/100g)>皂土(83.40 mmol/100g)LGK-974纯度>钠基蒙脱土(76.15 mmol/100g)>累托石(44.91 mmol/100g)>伊利石(18.44 mmol/100g)(2)通过吸附实验可以看出,Cs(Ⅰ)的吸附是离子交换机理>官能团配位机理,材料的CEC越大,吸附容量也就越大。-NH2和-OH官能团的加入会降低Cs(Ⅰ)的吸附,吸附效率为Mt>Mt-OH>MMt-NH2。官能团的配位作用对Cs(Ⅰ)的吸附影响较小或产生负作用。(3)U(Ⅵ)的吸附是官能团配位作用>离子交换机理,CEC对U(Ⅵ)的吸附影响较小。表面官能团对U(Ⅵ)的配位作用是决定材料高选择性富集能力的重要因素。添加-NH2和-OH官能团,可以显著提高材料对U(Ⅵ)的吸附效果,吸附效率为MMt-NH2>Mt-OH>Mt。-NH2官能团对U(Ⅵ)具有很高的配位作用和选择性。(4)对于Cs(Ⅰ)的吸附,应优选CEBafilomycin A1说明书C较高的吸附材料,而对于U(Ⅵ)要优选具有强表面官能团配位的材料。(5)基于以上实验结论,针对目标污染物Cs(Ⅰ),设计的新型MMt/CuZnFC复合材料对Cs(Ⅰ)具有较大的吸附性能和良好的选择性,常温吸附最大容量为194.32 mg/g,且该材料对人体肝细胞无毒。针对目标污染物U(Ⅵ),设计的新型N-GO/CC复合材料对U(Ⅵ)具有良好的选择性和吸附性能,常温最大吸附容量为329.1 mg/g,且该材料对人体肝细胞也具有低毒性。