【摘 要】
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砂岩型铀矿是我国铀矿资源的主要类型,其成分复杂,且通常含有多种伴生矿物。酸法地浸后的铀矿山退役采区地下水酸性较强且铀含量严重超标,铀在地下水中迁移扩散会对生态环境和人体健康造成潜在威胁。因此,高效修复铀矿山退役采区铀污染地下水具有重要的科学价值和社会意义,而研究退役采区岩芯样中典型矿物对铀的吸附特征是研发能够经济有效修复铀污染地下水方法的重要基础和前提。因此,本论文选择我国西北某酸法地浸采铀矿山退
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砂岩型铀矿是我国铀矿资源的主要类型,其成分复杂,且通常含有多种伴生矿物。酸法地浸后的铀矿山退役采区地下水酸性较强且铀含量严重超标,铀在地下水中迁移扩散会对生态环境和人体健康造成潜在威胁。因此,高效修复铀矿山退役采区铀污染地下水具有重要的科学价值和社会意义,而研究退役采区岩芯样中典型矿物对铀的吸附特征是研发能够经济有效修复铀污染地下水方法的重要基础和前提。因此,本论文选择我国西北某酸法地浸采铀矿山退役采区岩芯样以及其中含有的高岭土、伊利石和黑云母三种主要矿物作为研究对象,通过静态吸附实验系统研究了吸附时间、p H值、投加量,铀初始浓度以及温度等环境因素对这些矿物吸附铀的影响,并深入研究了铀在这些矿物表面的吸附行为及机理。具体研究结果如下:（1）采用XRF,SEM,N2-BET等对岩芯样中的典型矿物高岭土、伊利石和黑云母进行了表征。结果显示,这三者的主要化学成分差异较大,高岭土中氧化铝的含量最高,伊利石主要含二氧化硅,而黑云母中铁含量较高;矿样的结构皆为非匀质,表面颗粒大小不一,形状多样,其中高岭土的比表面积为8.4664 m~2/g,伊利石的比表面积为5.0125 m~2/g。通过吸附实验探讨了吸附时间、p H值、投加量、铀初始浓度以及温度等因素对高岭土、伊利石和黑云母吸附铀的影响。结果表明,相较于伊利石和黑云母,高岭土对铀的吸附效果更好,从动力学拟合结果可知,岩芯样中的典型矿物对铀的吸附过程均可用准二级动力学方程来描述,说明岩芯样中典型矿物对铀的吸附属于化学吸附且受p H影响较大;从等温吸附模型拟合结果可知,岩芯样中典型矿物对铀的吸附符合Freundlich等温吸附模型,说明岩芯样中的典型矿物对铀的吸附是多层吸附;反应能够自发进行,升高温度有利于吸附反应进行。（2）采用XRF、QXRD、SEM、N2-BET、FT-IR等对岩芯样进行了表征。XRF结果显示岩芯样的主要化学成分是Al2O3、Si O2和K2O;QXRD的结果显示岩芯样的主要矿物成分是石英矿物、长石矿物和粘土矿物;SEM的结果显示岩芯样的表面凹凸不平,不同结构粒径不一,呈片状堆叠在一起;N2-BET的结果显示不同位置岩芯样的比表面积分别为3.0028 m~2/g,8.4542 m~2/g;FT-IR的结果显示岩芯样吸附前后的FT-IR图相似,没有生成新谱带,部分峰位有变化,说明岩芯样在吸附铀的过程中自身结构相对稳定。通过批式法和光谱技术研究了铀在岩芯样上的吸附行为,探讨了时间、温度、投加量、p H、铀初始浓度等因素对岩芯样吸附铀的影响。实验结果表明,岩芯样对铀的吸附性能较好,4 h达到吸附平衡,升高温度会促进岩芯样对铀的吸附,铀在岩芯样上的吸附行为符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型。
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