红壤胶体对铀(Ⅵ)的吸附性能研究

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铀矿山废石场和铀水冶设施退役,必然会产生大量的核放射性废物,严重影响其周围环境,同时,铀废石渗滤液中铀(Ⅵ)进入土壤后极易通过食物链对人类及生态环境造成危害。土壤胶体拥有双电层结构,多样吸附活性基团,能与放射性铀作用形成稳定络合物。本文以某退役铀矿山附近未受开采影响的红壤为研究对象,从中提取红壤胶体,并研究其对铀的吸附效能及红壤胶体与离子态的铀的迁移阻滞机理,对有效采取对策措施以控制土壤中放射性铀的环境行为具有重要意义,同时也可为含铀渗滤液对环境的影响探索出有效的评价方案。本文以实验研究为目的,通过研究,得出主要结论如下:(1)在已有研究基础上,简述了土壤胶体的来源和分类及其与铀(Ⅵ)的相互作用,重点讨论了土壤胶体结构,铀离子形态,土壤Eh-pH值,离子强度和有机质对溶液中铀(Ⅵ)的阻滞迁移影响,介绍了近年来土壤胶体在吸附溶液中铀(Ⅵ)的相关应用进展,提出了铀废石渗滤液中铀(Ⅵ)对环境的长期影响可能取得突破的几条途径;(2)采用静态法,研究了某铀矿山附近土壤中的红壤胶体对铀(Ⅵ)吸附的影响;实验结果表明,离子强度越小,胶体粒径越小,胶体对铀(Ⅵ)的吸附量越大;常温下,pH为3.5,离子强度为0.001mol·L-1时,5mg(d<1μm,含有机质)红壤胶体,饱和吸附量qmax可达76.76μg·mg-1;(3)红壤胶体吸附铀的吸附动力学方程可用准二级吸附速率方程来描述,计算值与实测值吻合较好,相关系数达0.9966;吸附等温平衡线遵循Langmuir吸附等温方程,相关系数达0.9968;热力学数据表明红壤胶体吸附铀是自发进行的,吸热的吸附反应;(4)通过X射线荧光光谱分析红壤主要由铁质硅铝化合物组成,通过红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对红壤胶体吸附铀机理进行了初步探讨,结果表明,红壤胶体对铀的吸附,使胶体表面形态发生了改变,在红壤胶体吸附铀的过程中,UO22+主要与羟基、羰基、Si-O、Si-O-Fe等基团螯合,形成络合物,因此,红壤胶体吸附铀的机理表观为表面络合吸附机理。
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