铜与铜合金广泛应用于核材料领域，对于材料腐蚀控制和氢爆风险评估，含铜离子水溶液辐解的影响必须予以考虑。本工作开展了含铜离子水溶液γ辐解实验，探究了不同吸收剂量、吸收剂量率和Cu²⁺浓度对H₂O₂、O₂和H₂生成的影响。实验结果表明：随着吸收剂量的增加（0~1.80 kGy），H₂O₂和气相中H₂的浓度先增大后趋于稳态，其稳态浓度分别为5.41×10^-6 mol/L和7.91×10^-5 mol/L，而气相中O₂的浓度则维持在9.04×10^-4 mol/L。Cu²⁺的存在使H₂、H₂O₂的平衡浓度分别提升一个和两个数量级，对H₂O₂、H₂的生成起到促进作用，但对O₂的生成基本没有影响。H₂O₂和H₂的平衡浓度随着吸收剂量率的增大而升高，当吸收剂量率从1.40 Gy/min增大到46.93 Gy/min，其平衡浓度分别从4.56×10^-6 mol/L和1.78×10^-5 mol/L升高到2.46×10^-5 mol/L和3.81×10^-4 mol/L，而在此吸收剂量率范围内O₂基本不受影响。同时，基于水辐解反应动力学和气液两相传质双膜理论，我们构建了含铜离子水溶液辐解计算模型。模拟结果与实验数据相比，标准化平均偏差的绝对值基本在1%~7%之间，最大约24%，证明了计算模型的有效性和正确性。在此基础上，运用该模型计算了C⁶⁺离子辐照下含铜离子水溶液的辐解行为，模拟结果与文献报道的实验数据吻合良好，表明模型具备可扩展性。

随着全球核能的开发利用, 铀已成为土壤、地表水和地下水的常见污染物, 从含铀废水中去除铀(VI)已成为迫切需要。本工作以氟化钙、焦磷酸钙、氢氧化钙为反应原料合成氟磷灰石, 系统研究了其对铀(VI)的去除性能并采用不同测试手段对吸附铀(VI)前后的氟磷灰石进行表征, 揭示了其相关去除机理。结果表明: 在温度为308 K, pH=3, 固液比为0.12 g/L, 平衡时间为120 min, 初始铀浓度为100 mg/L的条件下, 氟磷灰石对铀(VI)的吸附容量可达655.17 mg/g, 其吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型, 且为自发和吸热过程。氟磷灰石对铀(VI)的去除机理为表面矿化, 吸附铀(VI)的氟磷灰石表面产生了新相准钙铀云母[Ca(UO₂)₂(PO₄)₂·6H₂O], 准钙铀云母在pH≥3水溶液中能保持较高稳定性。因此, 氟磷灰石可以作为一种有前景的矿化剂, 用于含铀废水的净化和固体化处理。

研究蛋白质水溶液的红外光谱(IR)谱时, 由于溶剂水的强吸收与蛋白质的吸收峰会发生严重重叠, 极大地干扰对蛋白质吸收峰的识别、 定性、 定量和结构分析。 尝试利用杂化光谱法扣除溶剂水峰。 采用双背景方法, 用空白ATR晶体(背景样品1)与ATR水层(背景样品2)合成了单光束杂化背景谱, 通过控制对背景样品1和背景样品2的扫描次数, 合成的单光束杂化背景谱中水的信号强度可任意调节, 成功实现了牛血清白蛋白(BSA)水溶液中溶剂峰的在线扣除。 与光谱差减技术比较, 杂化光谱扣除法具有显著的优势: 水3 400 cm^-1峰强度接近于零, 1 700~1 800 cm^-1区间得到近似平滑直线, 水1 640 cm^-1峰彻底扣除, 观察到了高质量的酰胺I带吸收峰。 将杂化谱法获得BSA红外光谱二次微分, 得到蛋白质二级结构大量信息, 与文献报道高度吻合。 杂化光谱法应用到蛋白质热变性研究中, 成功获得没有溶剂水峰干扰的蛋白质红外光谱, 变性前后, 酰胺Ⅰ带光谱发生明显改变, 峰形变化显著, 吸收峰往低波数方向移动, 吸收强度显著减小。 杂化光谱ATR法扣除溶剂水峰简单、 易操作、 效果令人满意。

氯化钠水溶液中, 水分子之间的氢键相互作用随氯化钠浓度变化而发生改变, 导致不同浓度的水溶液光谱形状也不同, 因此NaCl溶液的光谱不满足朗伯比尔定律。 如果浓度c与吸光率A不满足朗伯比尔定律, 则利用光谱差减技术扣除溶剂水的吸收峰问题就会遇到瓶颈, 差减效果不能令人满意。 利用二元线性回归分析法和双边夹原理合成杂化光谱, 期望在偏离朗伯比尔定律体系, 可以理论上获得各种浓度的NaCl水溶液的杂化光谱, 并且保证杂化光谱与其代表的真实光谱高度相似。 主要结论如下: (1)浓度c₁和c₂的NaCl水溶液的红外光谱分别为$A_{c_1}$和$A_{c_2}$, 则浓度介于c₁和c₂之间的溶液光谱, 均可用A_hc(c₁, c₂)=$\hat{a}A_{c_1}+\hat{b}A_{c_2}$来表示。 A_hc(c₁, c₂)与浓度为c(c₁<c<c₂)的溶液的真实光谱A_c高度类似。 (2)c₂和c₁间隔越小, 杂化光谱A_hc(c₁, c₂)与真实光谱A_c的相似度越高, 因此可根据精度要求选择合适的$A_{c_1}$和$A_{c_2}$来拟合A_hc 。 (3)杂化光谱A_hc(2%, 30%)=$\hat{a}$A_2%+$\hat{b}$A_30%, 适用浓度区间2%~30%, 涵盖浓度范围宽, 效果令人满意。 (4)回归系数$\hat{a}$和$\hat{b}$与浓度c关系为$\hat{a}$=-3.592c+1.058 9, $\hat{b}$=3.565c-0.0551 5。 在2%~30%浓度范围内, 选取浓度c数值, 即可获得相应回归系数$\hat{a}$和$\hat{b}$, 再将$\hat{a}$和$\hat{b}$代入方程A_hc(2%, 30%)=$\hat{a}$A_2%+$\hat{b}$A_30%, 即可获得NaCl水溶液的杂化光谱。 杂化光谱与相对应的真实光谱高度近似, A_hc(2%, 30%)≈A_c, 完全可替代真实光谱。

迄今为止, 国内外存在很多关于强磁场处理对水溶液结构影响的争议, 并且关于强磁场对无机盐水溶液结构的研究也相对较少。 运用拉曼光谱法, 测定了在外加强磁场1.8 T强度下, 高纯水与质量分数分别为1%, 5%, 10%, 20%和28%的NH₄Cl水溶液在不同磁化时间下的拉曼散射数据, 为拉曼光谱法探究强磁场对水溶液结构的影响提供了一个新的可行方式, 丰富了拉曼光谱的研究领域。 由实验结果可知, 随着磁化时间的增加, 水分子中氢键的伸缩振动峰值逐渐升高, 经过一定的磁化时间后可以达到饱和。 高纯水与不同质量分数的NH₄Cl水溶液的饱和效应时间均不同。 高纯水与质量分数为1%, 5%, 10%, 20%和28%的NH₄Cl水溶液峰值饱和时间分别为150, 120, 120, 100, 80和80 min。 随着NH₄Cl水溶液质量分数的增加, 达到磁效应饱和的时间呈现减少的趋势。 磁场移除后, 测定高纯水与不同质量分数NH₄Cl水溶液的去磁记忆时间。 高纯水与质量分数为1%, 5%, 10%, 20%和28%的NH₄Cl水溶液的去磁记忆时间分别为30, 40, 50, 60, 80和80 min。 随着NH₄Cl水溶液质量分数的增加, 去磁记忆时间呈现增加的趋势。 利用去卷积拟合的方法对磁化2 h后不同质量分数的NH₄Cl水溶液进行处理。 由去卷积拟合结果可知, 质量分数为20%的NH₄Cl水溶液比质量分数为10%的NH₄Cl水溶液增加了一个N—H峰, 该信号峰随着NH₄Cl水溶液质量分数的增大逐渐增强。 DDAA型氢键结构整体上随磁化时间增加而减少, 磁化时间的增加对四面体水结构具有破坏作用。 当达到饱和磁化时间后, DDAA型氢键不再发生变化。 实验结果表明, 通过拉曼光谱法可以得到1.8 T强磁场对NH₄Cl水溶液结构的影响规律, 为外加强磁场条件下其他无机盐水溶液的研究提供了一定的理论基础。

核废水中的放射性碘对人类健康和环境有严重的危害, 但是由于碘在水中以多种形式存在, 很难准确测定其在水中的含量。开发能够准确测定水中碘单质含量的方法, 制备有效去除碘单质的材料对保护环境和人类健康尤其重要。为此, 本研究首先提出了用环己烷萃取法测定碘单质浓度的方法, 并且制备了两种沸石咪唑骨架材料ZIF-8和ZIF-67, 研究了ZIF-8和ZIF-67对水环境中碘的吸附行为。利用分析仪器对ZIF-8和ZIF-67材料进行了表征。结果表明: 两种材料都具有良好的化学结构和较大的比表面积。吸附动力学实验结果表明, 60 min内, 两种材料对碘的吸附可以达到平衡, 吸附行为更好地符合拟二级动力学模型。吸附热力学结果表明, 两种材料在水中对碘的吸附过程均为线性吸附。ZIF-8和ZIF-67材料对碘单质的吸附量可高达2000 mg·g ^-1。