硅胶吸附处理含高浓度硝酸根的含铀工艺废液

利用硅胶对铀的吸附作用,实现了对同时含高浓度硝酸根及微量铀的放射性废液中铀的回收。利用模拟废液进行静态实验,研究了溶液pH值、铀初始浓度、硝酸盐浓度及硅胶比表面积对吸附效果的影响。结果表明：溶液pH值增大有利于硅胶对铀的吸附;而溶液中铀初始浓度的升高会使铀在硅胶上的吸附效率降低;pH值为8.1时的吸附过程符合Freundlich等温吸附模型;硝酸根在硅胶上不吸附,且对铀的吸附几乎无影响;具有较大比表面积的硅胶有利于铀的吸附。利用实际工艺废液进行的动态柱实验结果表明,当pH值为8.1时,硅胶对铀的吸附容量可达22.3 mg/g。吸附在硅胶上的铀可被1 mol/L的硝酸溶液淋洗下来,解吸效率达近100%。     

乳状型液膜的膜相组份对提取铀的影响

本文研究了由三脂肪胺,仲胺7203和两种含磷萃取剂作载体,以 L-113、ECA-4360、ENJ-3029和 S-205为表面活性剂所组成的液膜,从模拟酸性矿坑水中及含铀废水中提取铀的效果;观察了不同化学组份的乳状液的稳定性和残液中铀浓度,发现三脂肪胺-S-205是比较理想的膜体系。三脂肪胺(1%)S-205(3.5)%煤油-Na_2Co_3所形成的乳状液,可以有效地自 pH2.0—2.5的硫酸介质中提取铀。若原始料液中铀浓度为20毫克/升,用上述乳状液提取一次后残液中铀浓度就能降至0.05毫克/升(国家规定排放标准),并且基本不产生二级废水。     

P204—TBP协萃体系用于乳状液膜提取铀（Ⅵ）的研究

介绍了Ｐ２０４－ＴＢＰ协萃体系用于乳状液膜法提取铀（Ⅵ）的研究。研究了在乳状液膜法中协萃载体ＴＢＰ的用量、乳状液膜制备条件、乳状液膜的膜相、膜内相和膜外相的组成对提取铀（Ⅵ）的影响。实验结果表明：（１）在硝酸铀酰体系中，膜相协萃载体ＴＢＰ占载体总量２０％—４０％时，铀（Ⅵ）的分配比是单一载体Ｐ２０４的３倍左右；在硫酸铀酰体系中，也有明显协同萃取效应。（２）当表面活性剂Ｓｐａｎ８０的体积分数为２％、膜内相Ｈ２ＳＯ４浓度为３—３．５ｍｏｌ／Ｌ时，可获得稳定的乳状液膜；膜外相ｐＨ控制在２左右，能获得满意的铀（Ⅵ）提取率；对铀（Ⅵ）含量较高的料液应该提高协萃载体浓度或适当增加乳状液与膜外相料液的体积比；料液中存在Ｆｅ３＋离子对液膜提取铀（Ⅵ）会产生不良影响，而ＳＯ２－４离子的影响并不明显。（３）Ｎａ２ＣＯ３溶液虽然也是铀（Ⅵ）的良好反萃剂，但它不能作乳状液膜法中提取铀（Ⅵ）的膜内相。膜内相的选择不仅考虑它是合适的常规反萃剂，而且要考虑膜内相与膜相的相容性。     

含铀氟化钙渣的产生控制及清洁解控条件研究

含铀氟化钙渣是核燃料循环前段中的重要废物之一,通常要求其应能清洁解控。本文根据我国含铀氟化钙渣产生的主要特点,经过理论计算,推导出生产和废液处理工艺中控制含铀氟化钙渣放射性活度浓度的技术条件,如核燃料厂应控制进入固氟蒸氨工艺的废液处理量V和铀的质量浓度C₁,满足VC₁＜723 g的要求。本文还对含铀氟化钙中铀的监测提出了以监测沉淀工艺废液中的铀为主,氟化钙渣中铀的测量为辅的监测思路,对含铀氟化钙渣的回收再利用提出了统一规划、协调管理、标准化解控程序的建议。     

凹凸棒石与硫酸亚铁协同吸附铀

通过静态吸附实验,研究了pH值、吸附时间、铀初始质量浓度、吸附剂用量等因素对凹凸棒石及凹凸棒石与硫酸亚铁协同吸附铀的影响,从热力学和动力学方面对吸附过程进行了分析,并通过红外光谱（IR）和扫描电镜（SEM）探讨了其吸附机理。结果表明,当温度为25 ℃、pH值为5.0、凹凸棒石投加量为15 g/L、铀初始质量浓度为100 mg/L、吸附反应30 min时,凹凸棒石对UO²⁺₂的吸附率达89.5%,饱和吸附量可达40.8 mg/g以上;加硫酸亚铁后,凹凸棒石和硫酸亚铁协同吸附铀的效果大幅提高,在25 ℃、pH值为6.5、凹凸棒石用量20 g/L、FeSO₄用量1 g/L、铀初始质量浓度为100 mg/L、吸附时间30 min时,凹凸棒石和硫酸亚铁协同对UO²⁺₂的吸附率达99.9%以上,经处理的含铀废水能达国标排放。凹凸棒石对UO²⁺₂的吸附遵循Langmuir吸附等温线;凹凸棒石及其协同体系对UO²⁺₂的吸附动力学模型符合准二级动力学方程。凹凸棒石吸附铀前后的红外光谱表明,凹凸棒石主要是通过羟基、胺基等基团与铀络合进行吸附的。     

从含EDTA的废液中回收铀和EDTA

从络合沉淀平衡计算了当EDTA的总浓度为2.0×10~(-2)M、铁浓度为1.0×10~(-2)M时,pH在11.2才出现Fe(OH)_3沉淀,这与本文的实验结果一致。找到了从含EDTA的废液中回收铀和EDTA的方法。用氢氧化铵沉淀铀后滤液的铀浓度在2毫克/升以下,铁、铬、镍基本上不随铀沉淀。EDTA可回收成固体状态,回收率为81.5%。     

耐辐射奇球菌对铀的富集性能及其对pH动态调节研究

探索耐辐射奇球菌在不同时间、不同菌剂量、不同初始铀浓度、不同溶液pH下对铀的富集条件以及对铀溶液的pH调节;通过红外光谱和扫描电镜表征其富集机理。结果表明：富集铀的最佳富集时间为60 min、最佳菌剂量为10 mL(当OD₆₀₀为1时的菌液量)、最佳铀初始质量浓度为30 mg/L、最佳pH为5.0;在不同pH的铀溶液中富集后,溶液pH都略有上升;红外光谱仪和扫描电镜结果显示,耐辐射奇球菌富集前后菌体的多个活性官能团和形貌都发生了变化。耐辐射奇球菌对低浓度铀溶液的富集性能较好;对铀溶液pH有调节作用,使富集后的铀溶液pH上升。     

溶液中有机质和腐殖酸对萃取铀过程的影响

本文研究了溶液中有机质、腐殖酸对萃取铀过程的有害影响。它表现为萃取和反萃取铀时分相困难,生成稳定乳状液,且降低有机相铀容量。对三种沉积型铀矿进行了有机质的提取和萃取试验。结果表明,用含三脂肪胺和D_2EHPA的有机相从含腐殖酸的铀溶液中萃取铀,分别产生油包水型或水包油型的乳状液。以不同体积比的乙醇和乙酸乙酯分级溶解方法,分离出了几种不同分子量的腐殖酸。对这些腐殖酸进行了多项化学组成和物理性能测定。结果表明,不同分子量的腐殖酸引起乳化的性能上有明显差别。最后简要地讨论了从溶液和有机相中除去腐殖酸的方法。     

氨基酸改性尼龙66纤维的制备及其铀吸附性能

采用辐射接枝法将甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）接枝于尼龙66（PA66）纤维表面以引入环氧基团，利用N-乙酰-L-半胱氨酸（NAC）与环氧基团进行开环反应，制备出氨基酸改性的PA66纤维吸附材料。利用红外光谱、热重分析、X射线光电子能谱、扫描电镜对改性前后PA66纤维化学结构、表面形貌进行表征。考察了含铀水溶液的初始pH值、初始铀浓度和吸附时间对PA66纤维吸附材料的铀吸附容量影响规律。研究表明，当溶液初始pH为8时，铀吸附效果最佳；吸附时间为100 min时达到饱和吸附；吸附材料对铀的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型，吸附容量可达75.53 mg/g（铀初始质量浓度为25 mg/L）。此外纤维吸附材料在含铀等多种金属离子水溶液中具有良好的铀吸附选择性。     

新型磁性螯合聚合物的合成及其对铀吸附性能的研究

合成了一种新型的、具有高吸附量和机械强度且易于分离的双偕胺肟基聚合物/Fe₃O₄@SiO₂吸附剂,通过静态吸附实验,研究了pH值、固液比、吸附时间、溶液初始浓度等因素对吸附剂吸附铀的影响,并探讨了吸附过程的热力学和动力学。结果表明,吸附剂对铀的吸附量随吸附剂用量、吸附时间及铀酰离子初始浓度的增加而增加,但当这些因素达到一定值时,吸附达到平衡。最佳吸附条件为：pH=5、固液比为0.6 g/L、吸附时间为90 min、铀溶液初始浓度为100 mg/L,在此条件下其饱和吸附量可达到160 mg/g。吸附剂对铀的吸附遵循Langmuir等温吸附线,符合准二级动力学方程。     

基于MnO2共沉淀的海水中234Th的分析方法

利用室内模拟MnO₂共沉淀和直接β计数分析海水中²³⁴Th。实验中对模拟条件进行了优化,结果表明：共沉淀滤膜选择混合膜时,实验流程空白计数率稳定在(0.50±0.04)min^-1;共沉淀前若酸化,会破坏海水中U和CO₃^2-络合作用,导致U-Th分离效果减弱;共沉淀时最佳pH=10.0;海水中添加碳酸盐能明显降低海水中U的共沉淀效率;增大沉淀剂的用量,会一定程度改善U-Th的分离效果,每升海水中加入1.2mg KMnO₄和3.0mg MnCl₂·4H₂O时最佳。本实验方法已经将模拟条件的结论结合实际情况应用到东海天然海水中²³⁴Th的分析,该方法的全程回收率为（36.0±5.2)%(n=3)。     

电喷雾串联质谱模拟天然单质铀的形成

采用三重四级杆质谱模拟并分析微观含铀分子化学键断裂形成新的物质的过程以探讨单质铀的产生机理。结果表明，含铀分子在质谱中离子化后经碰撞诱导解离可生成U⁺。研究还发现，硝酸铀酰溶液通过电喷雾可形成UO⁺₂(m/z 270)、UO₂OH⁺(m/z 287)、UO₂H₂OOH⁺(m/z 305)、UO₂NO⁺₃(m/z 332)、UO₂(H₂O)₃NO⁺₃(m/z 386)及双聚铀酰离子［(UO₂NO₃H₂O)₂NO₃］⁺(m/z 762)，在具有一定动能N₂的碰撞下它们均可产生游离的U⁺。通过模拟实验推测，天然单质铀形成的微观机理为：在漫长地质年代中放射性核素持续衰变产生的能量粒子撞击含铀分子使其化学键断裂生成游离铀离子，在封闭或强还原性等特殊地质条件下形成单质铀并被保存下来。     

溶解硫酸盐硫同位素测试预处理方法优化

为分析水体中硫酸盐硫同位素组成,常将SO^2-₄转化为固体BaSO₄,进行预处理,但是该方法对体积少且低浓度硫酸盐样品（0～20 mg·L^-1）存在耗时长、回收率低等问题,对硫同位素测试结果的影响仍不明确。本文通过对不同Ba²⁺添加量、反应温度、pH和沉淀时间等条件对SO^2-₄回收率及δ³⁴S BaSO₄测试影响进行研究,优化由SO^2-₄转化BaSO₄的方法,并选取四种不同类型水体（雨水、湖水、污水、海水）进行验证。结果表明：1） SO^2-₄的回收率受沉淀生成速率和反应时间控制,在相同反应时间内,沉淀生成速率与过饱和度比、温度成正比,与H⁺浓度成反比,并且搅拌可以加速BaSO₄晶体的生长;2） 改进的预处理流程为：在水样中添加适量盐酸和氯化钡（pH=2.6,过饱和度比≥55）,用玻璃棒匀速搅拌1 min,90 ℃水浴加热1 h,冷却至室温后用滤膜收集BaSO₄;3） 优化后的预处理方法测试天然样品时,SO^2-₄可以在1 h内完全转化为BaSO₄固体,并且不发生硫同位素分馏,低SO^2-₄浓度（3.24 mg·L^-1）的雨水样品,其转化率从0提高至98.7%,δ³⁴S约为15.7‰±0.1‰;中等SO^2-₄浓度（30.34 mg·L^-1）的湖水样品,其转化率从26%提高至100%,δ³⁴S为5.8‰±0.2‰;高SO^2-₄浓度（140.4～2 516.4 mg·L^-1）的污水和海水样品,硫酸盐的回收率和δ³⁴S与传统方法得到的结果相近。改进的预处理方法有效提高了低浓度水溶硫酸盐样品的回收率,避免转化过程中的同位素分馏。该方法对于中高浓度的样品同样适用。     

热液铀矿(火山岩型)成分分析标准物质的研制

研制了10种热液铀矿(火山岩型)成分标准物质,对每种热液铀矿(火山岩型)标准物质中的U、Th、Mo、Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Cr、Na_2O、CaO、FeO、Fe_2O_3、TiO_2、P_2O_5、CO_2、F、S等成分进行了定值,其中U的质量分数为7.33~2 583μg/g。根据国家一级标准物质研制规范(JJG 1006-1994)和ISO导则35的要求,对10种热液铀矿(火山岩型)标准物质候选物进行均匀性和稳定性检验,其结果符合要求;对每种热液铀矿(火山岩型)标准物质候选物采用9个实验室合作定值的方法进行定值,得到定值结果和相应的不确定度。     

从含铀硼镁铁矿酸浸液中分离,富集铀的研究

用吸附共沉淀法研究了从含铀硼镁铁矿的酸浸液中分离、富集铀的方法。讨论了吸附温度、ｐＨ值、吸附时间及空气流量等因素对分离富集铀的影响。实验结果表明，溶液中的铀可从２０ｍｇ／Ｌ降至１ｍｇ／Ｌ以下。     

土壤中球孢枝孢对铀（Ⅵ）的吸附

从拟作为低放射性废物处置填埋场土壤中分离出一种霉菌,经过鉴定为链孢霉目黑霉科球孢枝孢,并考察该菌对UO₂²⁺的吸附行为。实验结果表明：铀初始质量浓度为10mg/L,加入5g/L的新鲜湿菌体,其吸附平衡时间约为24h,最终吸附率约94.1%,吸附符合准二级动力学模型;吸附最适宜pH=5～9,当pH≤2时,菌体几乎不吸附UO₂²⁺;铀初始质量浓度为2~10mg/L时,吸附率均在90%左右;吸附近似符合Langmuir吸附经验公式;菌体累积吸附6次吸附量可达6.6mg/g;Ca²⁺会降低微生物对铀的吸附;柠檬酸、硝酸和EDTA对吸附的铀均具有一定的解吸能力,其中柠檬酸最高为67%。采用红外吸收光谱分析,显示吸附后出现UO₂²⁺的吸收峰,表明铀主要以UO₂²⁺的形式被菌体吸附。     

氧化镧中~(227)Ac的去除

采用2-乙基己基磷酸单-2-乙基己基酯(P507)作为萃取剂,磺化煤油为稀释剂,研究了盐酸体系中La~(3+)和Ac~(3+)的萃取分离性能。研究了酸度、萃取剂皂化度、La~(3+)浓度和盐析剂浓度等条件对萃取分离性能的影响。当萃取剂皂化度为30%、母液酸度pH=2.45、La~(3+)质量浓度约32g/L、盐析剂浓度c(KNO_3)=3mol/L时,该萃取体系对镧锕具有较好的分离效果,分离因子SFLa/Ac可达67.6。采用优化的实验条件,经过扩大实验证明,氧化镧产品中的放射性得到有效去除,氧化镧中~(227)Ac去除率约89.97%,得到了纯化氧化镧产品。     

榕树叶-活性污泥协同曝气处理含

为提高含铀废水的处理效率,改善固液分离效果,采用具有强富集性的榕树叶和具有絮凝作用的城市活性污泥,联合处理含铀废水。探讨了溶液pH值、铀溶液初始浓度、曝气量对含铀废水中铀去除效果的影响及榕树叶-活性污泥相互作用的协同效应,并讨论了榕树叶-活性污泥的等温吸附行为。研究结果表明,榕树叶-活性污泥联合处理含铀废水时产生的协同作用对铀的去除率比单独体系的几何叠加去除率约高70%;当含铀废水的初始pH值为3.5时,去除率达最大,约为100%;pH值增加,去除率明显下降;曝气量在80~100L/h时,铀的最佳去除率达85%以上;榕树叶-活性污泥协同处理不同浓度铀的吸附等温线符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程,其相关系数(r)分别为0.992 5和0.999 8。     

过氯乙烯滤膜采样测定空气和废气中铀的分析方法研究

利用微波消解-ICP-MS法,针对过氯乙烯滤膜采集空气和废气中铀含量的分析,建立了过氯乙烯滤膜微波消解体系。结果表明,优选硝酸作为消解酸溶液,消解程序优化后,本方法铀加标回收率在98.4%～102.0%之间,检出限为2×10^-3 ng/m³(按采样体积10 m³、定容体积50 mL计),检出限的放射性活度浓度为6×10^-8 Bq/m³(以天然铀计)。应用该方法分析实际空气样品中铀含量,相对标准偏差为3.18%。该方法前处理时间短,结果可靠,能够实现空气和废气样品中铀含量的快速、稳定、高效、准确的分析测试。     

微生物质水热碳锰复合材料对铀的吸附行为研究

以工业啤酒酵母为碳源，采用一步法合成了微生物质水热碳锰复合材料（MHTC），并利用XRD、FT-IR和SEM等对材料进行了表征。在此基础上，系统研究了不同C/Mn原子比、初始pH值、接触时间、初始铀浓度对MHTC吸附铀性能的影响。结果表明：C/Mn原子比为1∶10的碳锰复合材料（MHTC-10）对铀的吸附性能最优。在铀初始浓度为50 mg/L、初始pH=4.5条件下，12 h可达吸附平衡，最大吸附量为371 mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型以及Freundlich等温模型。热力学数据表明，铀在MHTC-10上的吸附是一自发、放热的过程。该研究结果可为含铀环境中铀的分离富集提供新的思路。