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随着核技术的快速发展,不可避免地产生大量放射性废物,从而对人类及其生存环境构成了威胁。本文针对某核退役工程产生的极低放废物,研究预选场址的土壤对Sr、Cs的吸附性能,比较Sr、Cs在土壤吸附中相互影响的程度并建立相应的吸附动力学方程,从而确定Sr、Cs在该场址土壤中的吸附特性,为评价预选场址的安全性能提供保证。本文比较了Sr、Cs在土壤吸附中相互影响的程度。针对西南某地红壤特性,模拟大气降雨条件,采用静态法和动态法开展该土壤Sr:Cs=1:1的吸附动力学研究。实验得出结论如下:1、Sr、Cs在土壤吸附中处于竞争关系,一方的加入会抑制另一方的吸附。在Sr、Cs共同构成的吸附液-土壤二元体系中,Cs的竞争吸附能力强于Sr,迁移能力则相反。在Sr、Cs的吸附中,当竞争达到一定程度,离子之间的竞争吸附作用可使Sr从吸附态解析迁移,使其迁移浓度大于环境源的输入浓度,即产生了“协同效应”。2、静态实验表明:在Sr:Cs=1:1(摩尔比)条件下,pH为4、6、8、10时,Sr在土壤中的饱和吸附量分别为8.90mg/g、10.36mg/g、11.74mg/g、12.44mg/g。通过动态法得出:在Sr:Cs=1:1条件下,Sr在红壤中的动态饱和吸附量随吸附液pH的增大而增大,动态饱和吸附量从pH=4时的6.24mg/g增加到pH=10时的9.78mg/g;动态饱和吸附量随吸附液浓度的增大而增大,当吸附液浓度为Sr8.76mg/L、Cs13.29mg/L时,Sr动态饱和吸附量为8.90mg/g,当吸附液浓度为Sr43.80mg/L、Cs66.45mg/L时,Sr动态饱和吸附量增加到21.43mg/g;动态饱和吸附量随流速的增大而增大,动态饱和吸附量从流速为60ml/h时的7.15mg/g增加到240ml/h时的11.02mg/g;动态饱和吸附量随土壤粒径的增大而减小,动态饱和吸附量从80-100目时的10.22mg/g减小到20-40目时的5.39mg/g。3、在Sr:Cs=1:1条件下,pH为4、6、8、10时,Cs在土壤中的静态饱和吸附量分别为17.68mg/g、18.70mg/g、20.16mg/g、21.24mg/g。同时,Cs在红壤中的动态饱和吸附量随吸附液pH的增大而增大,动态饱和吸附量从pH=4时的7.31mg/g增加到pH=10时的11.12mg/g;动态饱和吸附量随吸附液浓度的增大而增大,当吸附液浓度为Sr8.76mg/L、Cs13.29mg/L时,Cs动态饱和吸附量为9.80mg/g,当吸附液浓度为Sr43.80mg/L、Cs66.45mg/L时,Cs动态饱和吸附量增加到24.68mg/g;动态饱和吸附量随流速的增大而增大,动态饱和吸附量从流速为60ml/h时的8.78mg/g增加到240ml/h时的14.09mg/g;动态饱和吸附量随土壤粒径的增大而减小,动态饱和吸附量从80-100目时的11.15mg/g减小到20-40目时的6.51mg/g。4、采用Elovich方程、双常数速率方程、一级反应动力学方程和抛物线扩散方程对红壤样品吸附Sr、Cs的过程进行了拟合。结果表明Sr:Cs1l:1时土壤吸附Sr、Cs的过程用Elovich方程拟合较好,即X=alnt+b。5、Sr:Cs=1:1条件下,拟合了Sr、Cs动态饱和吸附量和影响吸附的主要因素:pH、浓度、流速、土壤粒径的回归方程。Sr的回归方程为Y=-0.7850X1+0.1196X3+0.007319X4-6.8071X5+0.4554X6+10.0938。Cs的回归方程为Y=1.0654X1+0.0514X3+0.0164X4-3.0017X5+0.9342X6-10.4015。6、通过对该红壤样品的X射线衍射显示,样品的主要成分是蒙脱石、伊利石、石英以及长石。其百分比含量依次是40%,19%,28%和13%。对Sr的吸附主要是长石和蒙脱石的吸附。对Cs的吸附主要是蒙脱石、伊利石和长石的吸附。Sr、Cs在土壤中的吸附主要是化学吸附。