铀尾矿库区土壤中铀的电动修复技术优化研究及机理分析

来源 :南华大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:yuanzhiwu1
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因铀矿的开采、冶炼的过程中会产生大量的废石废渣,而通常被堆放在尾矿库中。在风化、酸雨淋溶等作用下都会释放进入到土壤中。由于其较强的放射性,会对人类的生存造成一定的威胁。因此,开展铀污染土壤修复具有重要的研究意义。本文以铀污染的土壤作为研究对象,采用电动修复技术,结合显著性分析、Visual MINETQ模拟软件以及材料表征手段,分别从提高能量利用率和目标污染物铀的去除效率以及减少二次污染物的角度展开了电动修复铀污染土壤的实验。具体如下:(1)选择电压梯度、电解质种类和电解质浓度进行三因素三水平的电动修复铀污染土壤。着重考察了电动修复过程中热效应现象以及能量利用效率。实验结果表明,在电动修复过程中,热效应的现象是普遍存在的,这会导致土壤温度不同程度的升高。同时引入能量利用率的概念来评价电动修复过程中的能耗的利用率,显著性分析结果表明,电压梯度对于能量利用率的影响最大,电解质种类次之,电解液浓度最小。但是在电动修复过程中,过多的电解质引入会明显增加无用功(热效应以及非目标离子的转移),降低能量的利用效率,所以,引入合适适量的电解液可能使能量分配有利于提高目标金属去除率的方向转移,提高工程效益。(2)采用一种新型的复配试剂(柠檬酸加氯化铁,CA+FeCl3),结合两种试剂的优点,用于电动修复铀污染土壤,探讨了不同的组分浓度对土壤中铀的去除效率、能量利用率和浸出毒性的影响。结果表明,最优电解液的组合方式为0.1mol/L CA+0.03mol/L FeCl3,此时铀的去除效率为(61.55±0.41)%,能量利用率为(0.24±0.22)×103,铀的浸出毒性为0.059mg/L。与无机酸盐酸和柠檬酸相比,柠檬酸加氯化铁的组合具有较高的去除效率、较高的能量利用率以及较低的铀的浸出毒性。(3)采用酸洗零价铁/活性炭混合物作为渗透性反应墙耦合电动力学修复铀污染土壤。其中研究了PRB介质的种类、数量和位置对于铀的去除效率的影响,同时采用表征手段,揭示了Fe0/AC混合物去除铀的机理。实验结果表明,采用Fe0/AC混合物作为PRB介质相比于单一的酸洗零价铁和活性炭具有更高的去除效率。同时适当增加PRB的数量和减少PRB介质的厚度都能促进电动修复铀污染土壤的去除效率,最高铀的去除效率达80.58%。采用SEM、EDS、FTIR以及XPS等手段揭示了Fe/C混合物去除铀的机理,主要包括活性炭的静电吸附、表面络合以及共沉淀等,同时Fe/C之间构成的微电池能促进六价铀向四价铀还原反应的进行。
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