Ni-Fe-Sm 腐殖酸对 Cs (I) 和 Eu (III) 的高级吸附机制分析：动力学、等温线及双位点结合分析的综合研究

为解决核工业放射性废液中 Cs+、Eu3+等放射性核素的处理难题，研究人员对 Ni-Fe-Sm/FA 复合吸附剂展开研究。发现其吸附符合伪二级动力学和双 Langmuir 等温线模型，Eu (III) 吸附能力更强，为放射性废水处理提供新方向。

　　在核能应用日益广泛的当下，放射性废液中铯（Cs⁺）、铕（Eu³⁺）等核素的处理成为棘手难题。这些具有高毒性且长期残留的物质，一旦渗入环境，会对生态和人体健康构成严重威胁。传统处理方法在效率、成本或选择性上存在局限，因此开发高效、经济的吸附材料成为迫切需求。在此背景下，研究人员聚焦于新型磁性复合材料 —— 镍 - 铁 - 钐氧化物负载腐殖酸（Ni-Fe-Sm/FA），探究其对 Cs (I) 和 Eu (III) 的吸附性能，试图为放射性废水处理开辟新路径。

某研究机构的科研团队开展了此项研究，相关成果发表在《Applied Radiation and Isotopes》。该研究通过系统实验，揭示了 Ni-Fe-Sm/FA 复合吸附剂与两种核素的作用机制，为优化放射性核素处理技术提供了关键数据支撑。

研究主要采用的关键技术方法包括： sol-gel 法合成 Ni-Fe-Sm/FA 复合材料，借助扫描电子显微镜（SEM）观察材料形貌变化，运用动力学和等温线模型（如伪二级动力学模型、双 Langmuir 等温线模型）分析吸附过程，结合四种统计物理模型（单层单结合位点吸附 MSSBS、单层双能量位点吸附 MSTBS、双层单结合位点吸附 DLSMOBS、双层双结合位点吸附 DLSMTBS）探讨吸附剂表面异质性，同时进行热力学分析（考察 298、308、328K 温度影响）。

结果与讨论

• 材料表征与吸附动力学：SEM 图像显示，负载腐殖酸后 Ni-Fe-Sm 氧化物的表面形貌发生显著改变，腐殖酸的引入增加了材料表面活性位点。动力学研究表明，Cs (I) 和 Eu (III) 的吸附过程均符合伪二级动力学模型，这表明化学吸附是主要机制，涉及吸附剂与吸附质之间的电子转移或化学键形成。
• 吸附等温线与表面异质性：平衡吸附数据较好地契合双 Langmuir 等温线模型，说明吸附剂表面存在多种类型的吸附位点。进一步通过四种统计物理模型分析发现，吸附发生在具有不同亲和力和容量的表面区域，证实了吸附剂表面能量分布的异质性，即存在能量不同的结合位点。
• 热力学特性：热力学分析显示，吸附过程为吸热反应，升高温度有利于吸附进行。Eu (III) 的吸附容量显著高于 Cs (I)，这归因于 Eu (III) 与腐殖酸官能团之间更强的静电相互作用和络合能力，腐殖酸中的羧基、酚羟基等基团能与 Eu³⁺形成更稳定的络合物。

结论与意义

本研究成功合成了具有强磁性（饱和磁化强度约 40-45 emu/g）的 Ni-Fe-Sm/FA 复合材料，其在放射性核素吸附领域展现出独特优势。研究明确了该材料对 Cs (I) 和 Eu (III) 的吸附遵循伪二级动力学和双 Langmuir 等温线模型，揭示了表面异质性和温度对吸附效率的影响机制。Eu (III) 因更强的静电作用和络合能力表现出更高吸附容量，这为选择性去除放射性废液中的高价态核素提供了理论依据。此外，材料的磁性特性便于通过磁分离实现回收利用，契合环保与经济的双重需求。该研究成果不仅深化了对吸附剂 - 核素相互作用机制的认识，也为开发高效、可重复利用的放射性废水处理材料奠定了基础，在核工业污染治理领域具有重要的实际应用价值和推广潜力。