碱化Ti3C2Tx MXene对Eu(III)高效去除与机理研究

摘要： 对无机二维过渡金属碳化物(MXene)进行碱化处理, 成功制备了碱化碳化钛(Na-Ti3C2Tx), 用于对Eu(III)的快速去除。采用固液比、溶液pH和离子强度、动力学、等温线、热力学等批次实验方法对Na-Ti3C2Tx去除Eu(III)的行为进行了系统研究。实验结果表明: 整个吸附过程受溶液pH和离子强度影响较大, 吸附过程在很短的时间(5 min)就达到了吸附平衡, 该过程更符合Langmuir吸附模型, 在298 K时最大吸附容量可达54.05 mg/g。热力学结果表明Na-Ti3C2Tx对Eu(III)的吸附为自发吸热反应过程。使用能量色散X射线光谱(EDS)、粉末XRD和扩展X射线吸收精细结构光谱学(EXAFS)对其吸附机理进行了分析, 结果表明酸性条件下主要的吸附机理是Eu 3+离子与MXene层间的Na +离子发生了离子交换, 吸附后的Eu(III)主要以外层配位络合物的形式存在, 而近中性条件下则出现了内配位络合作用。鉴于Na-Ti3C2Tx具有较低的合成成本与优异的吸附性能, 该材料有望应用于放射性废水中三价次锕系核素与镧系核素的快速高效清除。