核能作为一种新世纪的清洁能源,在快速发展的同时也带来了相关的环境安全隐患,尤其在福岛核事故以后,核废物的防控与处置已成为人们普遍关注的环境问题。在众多核废物中,锝是一种裂变产额高(6.13%)、半衰期长(T1/2=2.1×105年)且化学行为极复杂的放射性核废物,锝在土壤和水中以极易溶于水的高锝酸根的形态存在,极难用常规方法将其固定。因此在自然界中对含有锝的核废物进行处置的时候,所选取的屏障材料要具有高度的稳定性。自然界中广泛存在的黄铁矿在隔绝氧气的地下还原性环境中,能够稳定存在,且具备较好的还原性,本研究的目的是通过实验手段探究黄铁矿是否可以长期有效的发挥其还原作用,发掘其充当核废物处置库工程屏障的潜能以及用天然黄铁矿原位还原固定锝这一设想是否有可行性。由于普通实验室不具备进行放射性实验的条件,遂以铼替代锝,分别以批实验和柱实验对天然黄铁矿还原固定高铼酸根的反应进行了研究。首先,采用高能球磨法制备了实验所需的微纳米级黄铁矿,表征结果显示本实验所用黄铁矿主要成分为FeS2。然后,在低氧条件下,通过批实验研究了不同固液比(黄铁矿质量与高铼酸根溶液体积之比)、不同的初始pH值、溶液中腐殖酸浓度和不同离子强度等条件对微纳米级天然黄铁矿还原固定铼的效果的影响。结果显示:(1)随着黄铁矿投加量的增加,高铼酸根的去除率也逐渐提高,但当黄铁矿的用量超过一定值以后继续投加过量的黄铁矿,高铼酸根的去除率并不能显著继续增加,综合考虑各方面因素,选取了1:10的固液比作为实验的最佳固液比;(2)不同初始pH下的实验表明,强酸条件下黄铁矿与ReO4-反应速率加快并可以将其完全的去除;碱性条件和pH=6.6时的实验数据表明,尽管反应速率低,但随着时间的推移,黄铁矿发挥了持续的还原固定作用,且趋势良好;实验数据表明黄铁矿是可以作为地下处置库屏障材料的,其结构稳定,能长期发挥作用;(3)添加腐殖质对高铼酸根的净化作用不如对Cr、Cd等重金属的作用明显,甚至腐殖酸在地下水中的存在可能对Re(Ⅶ)的迁移是有利的;(4)投加NaCl和Na2SO4以增加溶液的离子强度,结果显示二者对黄铁矿与ReO4-的反应没有明显的促进作用;(5)利用XPS对反应后的黄铁矿进行表征,结果显示黄铁矿表面有ReO2存在,是不随地下水迁移的形态,达到了本研究的目的。最后,分别采用细石英砂与黄铁矿粉末装填有机玻璃柱,进行了柱实验。柱实验结果表明,石英砂对高铼酸根没有阻滞作用,黄铁矿层厚度为1cm的柱子与黄铁矿层厚度为4cm的柱子分别将高铼酸根的渗出率降低了3.727%和27.930%,后者的去除率为前者的7倍。结果说明高铼酸根在随地下水渗出时,黄铁矿能起到屏障作用,且黄铁矿层越厚,阻滞效果越佳。本研究提出了利用微纳米级天然黄铁矿来处理含锝核废物的一种手段,并以Re替代Tc,分别用批实验和柱实验研究了黄铁矿与ReO4-的氧化还原反应,研究表明:得益于其稳定的晶体结构,微纳米级的天然黄铁矿可以在自然环境下中稳定的存在,缓慢地与放射性核废物作用。研究结论对高放废物的地质处置具有重要的理论意义和实用价值。