关键放射性核素在高放废物地质处置库围岩以及缓冲/回填材料上的吸附特性研究是处置库工程设计和处置库安全评价的基础。本论文工作以我国高放废物地质处置库重点预选区围岩—北山花岗岩和预选缓冲/回填材料—高庙子膨润土为吸附剂,研究了U(Ⅵ)、Th(Ⅳ)、Eu(Ⅲ)/Am(Ⅲ)的吸附行为,重点考察了温度和腐殖质对吸附的影响;构建了可定量描述实验数据且具有一定预测能力的吸附模型。本论文所取得的研究结果为我国高放废物处置库的工程设计和安全评价提供了部分必要的基础实验数据,所构建的模型有望用于相关的安全评价。本论文由七部分构成。第一章介绍了研究背景、选题意义和研究目标。第二章描述了不同温度下腐殖质的解离以及与Eu(Ⅲ)的配位作用的研究结果。第三章和第四章分别描述了不同温度下Eu(Ⅲ)/Am(Ⅲ)和U(Ⅵ)在北山花岗岩上的吸附研究结果。第五章描述了Am(Ⅲ)在高庙子膨润土上吸附的研究结果。第六章描述了U(Ⅵ)和Th(Ⅳ)在高庙子膨润土上的吸附研究结果。第七章是本论文工作的总结及展望。本论文的主要研究工作和所取得的主要结果简要介绍如下:一、采用电位滴定法研究了来源不同的4个腐殖质样品(富里酸(FA)和胡敏酸(HA)各2个)在不同温度(0 oC、25 oC和40 oC)下的质子解离作用;采用阳离子交换法研究了HA与Eu(Ⅲ)的配位作用;并采用NICA-Donnan模型定量描述了所获得的实验数据。结果表明,腐殖质的解离和配位行为受体系pH以及离子强度的影响;腐殖质解离电荷密度(?Qcharge,mol/Kg)的绝对值随着温度的升高而显著增大;不同温度下腐殖质的质子解离以及其同Eu(Ⅲ)的配位行为均可利用NICA-Donnan模型做到定量描述;利用NICA-Donnan模型和所获得质子解离反应的焓变(ΔrHm)值,可预测其他温度下腐殖质的解离行为。二、采用批式法研究了Eu(Ⅲ)/Am(Ⅲ)和U(Ⅵ)在北山花岗岩上的吸附作用,考察了不同背景电介质、CO2、温度等因素对吸附的影响;用X射线光电子能谱(XPS)的表征结果讨论了所构建的GC(Generalized composite,广义构成)模型的合理性;用电子探针分析(EPMA)确认了主导Eu(Ⅲ)在花岗岩上吸附作用的矿物;应用所构建的GC模型定量解释了吸附实验数据并预测了不同温度下U(Ⅵ)在不同国家和地区的花岗岩上吸附的文献结果。结果表明,基于XPS表征结果构建的GC模型能够定量解释Eu(Ⅲ)和Am(Ⅲ)在NaCl、CaCl2以及开放体系中的实验数据;温度对Eu(Ⅲ)和Am(Ⅲ)在北山花岗岩上的吸附没有明显的表观影响;2?20 mg/L的FA明显抑制了Eu(Ⅲ)和Am(Ⅲ)在北山花岗岩上的吸附;EPMA分析表明黑云母是主导Eu(Ⅲ)在花岗岩上吸附作用的矿物。U(Ⅵ)在北山花岗岩上的吸附是一个吸热过程,升高温度会促进U(Ⅵ)的吸附;不同温度下U(Ⅵ)的吸附数据可通过一个含有三个表面配位反应(生成≡SOUO2+、≡SO(UO2)2(OH)2+和≡SO(UO2)3(OH)5表面配合物)的GC模型做到定量解释;根据不同温度下(25、40和60 oC)所得表面配位反应的平衡常数(K),使用van’t Hoff方程计算得出U(Ⅵ)在北山花岗岩上表面配位反应的焓变(△H);利用所构建的化学模型和焓变,较好地预测了文献中已报道的不同温度下U(Ⅵ)在不同来源花岗岩上的吸附数据。三、采用批式法详细研究了低氧条件下Am(Ⅲ)在高庙子膨润土上的吸附行为,考察了体系pH值、Am(Ⅲ)浓度、背景电解质、离子强度和温度等因素对Am(Ⅲ)吸附的影响。结果表明,Am(Ⅲ)在高庙子膨润土上的吸附分配比(Kd,mL/g)依赖于溶液相pH值、离子强度以及Am(Ⅲ)浓度;在25?80 oC的范围内,温度对Am(Ⅲ)的吸附没有表观影响;在pH为8.0的可能处置条件下,高庙子膨润土对低浓度的Am(Ⅲ)表现出极强的吸附作用,Kd达到了106 mL/g的数量级。通过1个阳离子交换反应和2个非静电的内层表面配位反应,可定量描述Am(Ⅲ)在高庙子膨润土上的吸附作用。四、采用电位滴定法研究了不同温度(25?45 oC)下Na基高庙子膨润土的表面酸碱性质;采用批式法研究了不同温度下HA存在时U(Ⅵ)和Th(Ⅳ)在Na基高庙子膨润土上的吸附作用。结果表明,在所研究的温度范围内,温度变化对Na基高庙子膨润土的表面酸碱性质没有表观影响,也不影响其对HA的吸附,但是U(Ⅵ)和Th(Ⅳ)的吸附随温度的升高而增加。在三元体系中,HA对U(Ⅵ)和Th(Ⅳ)的吸附在低pH值条件下有促进作用,在高pH值条件下则有抑制作用;在HA存在下,温度升高也促进了U(Ⅵ)和Th(Ⅳ)的吸附作用。