土壤耐锶细菌的筛选及其吸附效果

为了从土壤中筛选出具有耐锶性的细菌,利用牛肉膏蛋白胨固体培养基采用平板涂布的方法从土壤中分离出了12株菌株,通过其对Sr~(2+)的吸附效果对比分析,筛选出了其中4株对Sr~(2+)具有较好吸附效果的细菌进行了驯化,并对驯化前、后细菌生长速率(υA)及对Sr~(2+)的吸附效果进行了分析。结果显示:在含Sr~(2+)培养液中驯化后的细菌生长能力有明显提高,生长速率υA的峰值υA,max的位置由驯化前的1.0d提前到0.5d;同时驯化后的细菌对Sr~(2+)吸附效率均有所提高,筛选出的4株细菌在30℃、转速120r/min、pH=7、培养时间5.0d的条件下对Sr~(2+)的最佳吸附效率均可达到90%以上。     

蒙脱石-脱氮硫杆菌体系对Sr2+的去除能力

放射性核素的污染对人类环境危害极大,研究其可行的治理方法具有重要意义,关于微生物与矿物结合去除Sr²⁺的研究较少。本实验将前期筛选的脱氮硫杆菌与蒙脱石构建菌-矿体系,利用液相离子色谱、多功能X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等方法表征体系中pH、SO^2-₄的变化和蒙脱石-脱氮硫杆菌体系(Mont-TD)对溶液中Sr²⁺的去除能力和固化能力。结果显示,Mont-TD体系对Sr²⁺有较高的去除效果,在Sr²⁺质量浓度为1 000 mg/L、150 mL的培养基中加入6 g蒙脱石、体积比1∶100的菌液,30 d后,Sr²⁺去除率达到93.2%,固化率达到71.1%,产物中产生SrSO₄晶体。通过构建Mont-TD体系,实现了对溶液中Sr²⁺的有效去除,部分Sr²⁺被稳定固化,蒙脱石-脱氮硫杆菌体系可为治理环境中锶离子污染提供一种思路。     

聚锑酸离子交换剂的制备及分离锶和钇

以三氧化二锑为原料,双氧水为氧化剂,经氧化回流法制备聚锑酸无机离子交换剂.该聚锑酸离子交换剂对锶-钇混合溶液中的锶具有较好的选择性吸附能力.通过正交实验设计法对反应影响因素进行了优化,结果表明,在60 ℃时加入40 mL水和12 mL H_2O_2氧化10 g Sb_2O_3固体,反应120 min可制得对Sr~(2+)和Y~(3+)具有较高分离系数的聚锑酸离子交换剂.理化性能研究表明,产物是一种阳离子交换剂,对溶液中的Sr~(2+)和Y~(3+)的动态吸附分离具有较高的选择性.     

聚丙烯腈基钛酸钾球形复合吸附剂的制备及其对Sr~(2+)的吸附性能研究

以钛酸钾(KTiO)为有效成分、聚丙烯腈(PAN)为基体,制备了聚丙烯腈基钛酸钾球形复合吸附剂(PAN-KTiO)。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等对PAN-KTiO进行了表征,并通过静态吸附实验,研究了接触时间、pH值、竞争离子、Sr~(2+)初始浓度等对PAN-KTiO吸附Sr~(2+)效果的影响,分析了吸附过程的反应动力学和吸附等温线。结果表明,PAN-KTiO对Sr~(2+)的吸附平衡时间约为24 h,PAN-KTiO吸附Sr~(2+)时,溶液最佳pH值约为6.55;Ca~(2+)、Mg~(2+)对Sr~(2+)在PAN-KTiO上的吸附存在较强的抑制作用;准二级动力学方程能更好地描述PAN-KTiO对Sr~(2+)的吸附动力学过程,而Langmuir模型能更好地描述PAN-KTiO对Sr~(2+)的吸附等温线;PAN-KTiO对Sr~(2+)的吸附过程是以化学吸附为主的单分子层吸附,PAN-KTiO对Sr~(2+)的饱和吸附容量可达53.850 mg/g。     

层状金属硫化物硫化锡钾的制备及其对Sr~(2+)的吸附性能研究

本文用水热法合成了硫化锡钾(KSnS),利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪等对KSnS的形貌和组成进行了表征分析,并通过静态吸附实验分别研究了pH值、接触时间、共存离子和Sr~(2+)初始浓度对KSnS吸附Sr~(2+)的影响。结果表明,在40℃、pH=7.25、Sr~(2+)初始浓度为5.5 mg/L的条件下,KSnS对Sr~(2+)的吸附平衡时间约为35 min,Sr~(2+)去除率为99.62%。吸附反应可操作pH值范围较宽,5pH10时,Sr~(2+)去除率保持在80%以上。溶液中含有K~+、Na~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)等共存离子时,二价离子的干扰大于一价离子。KSnS对Sr~(2+)的吸附动力学行为可用准二级动力学方程描述,吸附过程属于化学吸附。通过Weber-Morris模型和Boyd模型分析可知,液膜扩散是主导吸附速率的步骤。     

水合五氧化二锑-磷钼酸铵对锶、铯的吸附性能研究

研究多种因素对水合五氧化二锑(HAP)及水合五氧化二锑-磷磷钼酸铵(HAP-AMP)制备的影响,在实验条件下找到了HAP及HAP-AMP的最佳制备工艺。分别考察了HAP对Sr~(2+),HAP-AMP对Sr~(2+)、Cs~+的吸附性能。结果表明:在实验条件下,HAP对Sr~(2+)的最大吸附量可达0.73 mmol/g,而HAP-AMP对Sr~(2+)、Cs~+的最大吸附量可分别达到0.47 mmol/g和0.32 mmol/g;同时,HAP-AMP对Sr~(2+)、Cs~+的吸附还有显著的选择性。     

用化学方法去除水中放射性锶的试验研究

近年来由于大气层核爆炸结果,散布在大气中的放射性微粒随雨雪下降,从而地面上土壤与水体中分裂产物(主要是Sr~(90),Cs~(137))的含量逐步有所提高。此外含有放射性物质的废水也能直接或间接地导致水源的污染。在放射性物质中,Sr~(90)由于半衰期长(19.9年),且易积聚于人体的骨骼里,被认为是最危险的放射性同位素之一,并且该同位素不易为普通净水处理方法所去除。到目前为止,对于从水中去除放射性锶的问题,许多学者做了研究。路德戴尔(R.A.     

冠醚萃取法从高放废液中去除锶

报道了用二环己基18冠6(DC18C6)-正辛醇萃取法从模拟高放废液中去除锶的研究。系统地研究了DC18C6-正辛醇对Sr~(2 )以及废液中其它阳离子 Na~ ,K~ ,Cs~ ,Ni~ ,Fe~ ,Al~(3 ),Cr~(3 ),Mo~(6 )的萃取性能。结果表明,DC18C6对Sr~(2 )有着良好的萃取选择性,除K~ 和Mo~(6 )等个别离子可被DC18C6部分萃取外,其它阳离子几乎都不被萃取。其中Al~(3 )和Fe~(3 )对Sr~(2 )的萃取起盐析作用;Na~ 在低酸时也起盐析作用,但在高酸时则起着竞争作用。在上述研究的基础上,建立了用DC18C6-正辛醇从高放浓缩液中去除锶的工艺流程,并进行了模拟料液的串级实验。经过3级萃取,1级洗涤,4级反萃后,锶的去除率接近99％,产品中锶的重量百分比为76％(原始料液中为0.6％)。该流程具有简单、高去除率、高选择性等优点,适用于从我国高放浓缩液中去除或回收锶。     

酵母菌吸附锶离子后沉淀物的减量化处理

为了探讨酵母菌吸附Sr~(2+)后沉淀物的处理及Sr~(2+)浓缩条件,在不同焚烧温度和不同焚烧时间下对絮凝后的样品进行焚烧处理,同时对焚烧产物进行了X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、扫描电镜-能谱(SEM-EDS)、热重(TG-DTG)分析;并对焚烧产物中的Sr~(2+)进行了进一步的酸浸提取、浓缩。研究结果显示:焚烧温度1 200℃,焚烧时间1.0h,样品减容率和减量率分别为92.9%和91.0%;生成了较为稳定的Al2O3、AlPO_4、Sr_5Al_2O_8等主要物质;TG-DTG分析显示样品热解温度主要集中在800℃以下,质量损失约达90.0%;在硝酸浓度为3 mol/L、固液比为1∶75、浸取时间为60 min的条件下,Sr~(2+)的浸取率为98.1%,浓缩率为86.1%。     

Me-TODGA与TODGA萃取锶性能对比

以N,N,N′,N′-四辛基-2-甲基-3-氧戊二酰胺(Me-TODGA)或N,N,N′,N′-四辛基-3-氧戊二酰胺(TODGA)为萃取剂、磷酸三丁酯(TBP)为相改良剂、煤油为稀释剂,对比研究了水相酸度、萃取剂浓度、锶浓度、温度对Me-TODGA-TBP体系和TODGA-TBP体系萃取Sr~(2+)的影响,并采用斜率法确定了萃合物的组成。结果表明,2种酰胺荚醚萃取Sr~(2+)的分配比(D_(Sr))随HNO_3浓度(c(HNO_3)=0.1～2.7 mol/L)、萃取剂浓度(c(萃取剂)=0.05～0.3 mol/L)的增加而增大,随Sr~(2+)浓度的升高略有下降,随温度的升高而下降。2种萃取剂的萃合物组成分别为Sr(NO_3)_2·3Me-TODGA和Sr(NO_3)_2·2TODGA。萃取反应的ΔH分别为-69.46 kJ/mol和-51.39 kJ/mol,ΔS分别为-190.5 J/(mol·K)和-128.4 J/(mol·K),ΔG分别为-12.68 kJ/mol和-13.12 kJ/mol。相比之下,Me-TODGA萃取Sr~(2+)的分配比不到TODGA的1/5。     

锶污染土壤中耐锶菌株的筛选

通过固体培养基平板中锶的梯度变化,从某锶污染土壤中筛选出了26株细菌和20株放线菌。在含锶的液体培养基中,按照细菌对锶的吸附率和耐受性不同,对细菌和放线菌开展了进一步的筛选,并得到了四株对锶有较好耐受性的细菌。四株菌在24h内的生长倍数超过30倍,对锶的吸附率皆超过20%。它们的最佳生长条件为pH=6.0~7.5、温度为20~40℃、锶初始质量浓度在0~2.0g/L范围内。微生物的16SrDNA鉴定结果表明这四株菌皆为芽孢杆菌属。     

锶在土壤中的吸附动力学

用动态法测定了锶在核废物处置预选场址土壤中的平衡吸附容量,研究了水相pH值、流速、土壤粒度和锶溶液的初始质量浓度对土壤吸附锶的影响。水相pH值、流速、溶液的初始质量浓度越大,土壤平衡吸附容量越大;土壤粒度越小,土壤平衡吸附容量越大。用常用的吸附动力学方程对实验数据进行了拟合,并对吸附机理进行了探讨。实验结果表明,该放射性废物处置预选场址土壤对锶的最大吸附率为48.8％,吸附性能较差。     

Fe3O4纳米磁性微粒对钴和锶的吸附

为降低90Sr和60Co对环境的污染,用共沉淀法制备了粒径为10 nm的Fe3O4磁性微粒,分散于水中生成饱和磁化强度（M）为350 kA/m的水基磁流体,用此磁流体对Co2+, Sr2+进行了吸附研究。结果表明,在45 ℃,吸附60 min时,Co2+, Sr2+分别在pH=7和pH=8下达到吸附平衡,吸附容量为1.794, 0.962 mmol/g。用Langmuir等温模型、假二级动力学模型探讨了Fe3O4纳米磁性微粒对Co2+, Sr2+的吸附机制,研究结果表明,该过程是单离子层吸附过程。     

矿物材料对Sr2+、Cs+的竞争吸附性能与表征

采用间歇法研究了相同摩尔浓度Sr²⁺、Cs⁺溶液中,矿物材料对核素Sr²⁺、Cs⁺的竞争吸附性能,用XRD对吸附Cs⁺、Sr²⁺后的矿物材料进行了表征和分析。实验表明：NF、ZF、CA对Cs⁺、Sr²⁺的平衡吸附时间分别约为7、3和14d。ZF对Cs⁺、Sr²⁺的平衡吸附量最大,其次是NF,最后是CA。NF对Cs⁺的吸附具有明显的选择性,CA的选择性较差,ZF最差。ZF对Sr²⁺的去除率基本达100%,对Cs⁺的去除率达72%;NF对Cs⁺的去除率达66%,而对Sr²⁺的去除率仅为15%;CA对Sr²⁺的去除率达29%,而对Cs⁺的去除率仅为16%。矿物材料吸附Sr²⁺、Cs⁺后晶胞体积均变小,晶胞参数c亦变小,其它晶胞参数a、b、β变化不规则。     

非均质条件下锶迁移的反向随机模拟

通过重新分析用于模拟降雨入渗和示踪剂释放迁移的室内土柱(填装砂土和黏土)实验,基于对流弥散方程(ADE)和连续时间随机游走(CTRW)理论的模型,对实验穿透曲线进行了反向模拟,定量分析了锶(模拟~(90)Sr)的non-Fickian弥散迁移规律。结果表明,由于粒子扩散进入不流动区和吸附到矿物表面等因素的影响,从土柱中淋滤出来的溴和锶的最大质量份额分别约为60%和50%,此外,流出曲线不同程度的早到和拖尾特征也表明,土柱实验中存在优先流现象。CTRW模型考虑了水力-化学耦合效应过程,较好地描述了锶的non-Fickian迁移(0β2)和Fickian迁移(β2)行为,non-Fickian弥散迁移可归结于土柱结构非均匀性导致的流场变化(如优先流)和复杂的吸附过程,特别是,锶在黏土矿物中吸附导致了其峰值浓度的降低和延迟,进一步增加了non-Fickian迁移。     

硝酸介质中二环己基18-冠-6对锶的萃取

利用冠醚二环己基-18-冠-6（DCH18C6）作为萃取剂在硝酸介质中对锶的萃取性能进行了系统研究,考察了稀释剂、硝酸浓度、振荡时间、温度对锶萃取的影响,结果表明,该萃取体系与硝酸的浓度有关,当萃取剂浓度为0.01mol/L,以1,1,2,2-四氯乙烷为稀释剂,硝酸浓度为1mol/L时,锶的萃取率可高达92%左右,利用纯水作为反萃剂,反萃率可达(99.56±1.7)%左右。该萃取反应动力学比较快,可在10min 达到平衡,热力学实验表明该萃取反应是一个放热反应。同时选择性萃取实验结果表明,冠醚二环己基-18-冠-6能有效地从多种离子共存的体系中选择性地萃取锶。     

Separation of strontium from low level radioactive waste solutions using hydrous manganese dioxide composite materials

⁹⁰Sr is one of the major isotopes present in the low level radioactive liquid waste (LLW) generated during operation of nuclear reactors and spent fuel reprocessing plants. A composite ion exchange material consisting of hydrous manganese oxide and poly methyl methacrylate (PMMA) was developed for removal of strontium from aqueous radioactive waste. The prepared composite material showed very good strontium adsorption properties in aqueous solutions. Sorption of strontium on the composite material as a function of pH, equilibration time and strontium ion concentrations were studied. The process of sorption of strontium from solution was analysed using different isotherm models like Langmuir, D-R and Freundlich. Four different error functions were employed to find out the most suitable isotherm model to represent the experimental data and it was found that Freundlich model best fits the sorption of strontium on the composite material. Analysis of the data obtained from the sorption kinetics studies showed that the data fitted better to the pseudo-second order kinetic model. Lab scale column performance study of the composite material revealed that the material could be effectively used in column operations to remove strontium from LLW solutions.     

基于离子液体萃取体系宏观超分子组装的锶分离北大核心CSCD

Sr的分离在放射性资源的回收利用领域有着重要意义。离子液体萃取Sr的体系得到了极大的拓展,但是很难实现Sr、Cs之间的完全分离。放射性废液的问题也关系着离子液体体系在乏燃料后处理领域的应用。本工作研究了Sr在离子液体萃取体系中的界面宏观超分子组装,并开展了其在锶铯分离领域的应用基础研究。首先发现并研究了Sr^(2+)在离子液体萃取体系中界面上的宏观超分子组装(MSA)行为,可实现宏观超分子组装的离子液体为C_(n) OHmimNTf_(2)(n=2、3),萃取剂为正辛基苯基-N,N-二异丁基胺基甲酰基甲基氧化膦(CMPO)和N,N,N′,N′-四辛基-3-氧戊二酰胺(TODGA)。通过质谱、核磁、红外、理论计算等方法分析了Sr宏观超分子组装体(Sr-MSA)的结构,提出了形成Sr-MSA过程的三级组装机理,即Sr^(2+)与CMPO配体形成配合物并与C_(2)OHmim^(+)发生阳离子交换,进入离子液体相;配合物通过相互间的静电吸引、氢键、疏水作用、长碳链等非共价作用形成纳米尺度组装体,并可生长至介观;介观组装体逐渐转移至界面并进一步生长至宏观尺度的中间体;多个宏观中间体在Marangoni效应产生的界面牵引作用下发生MSA,最终组装为单个Sr-MSA。最后,开发了Sr的选择性分离方法,成功实现了水溶液中Sr^(2+)的一步法选择性提取和固化。形成的Sr-MSA可用镊子夹出从而简单实现Sr^(2+)从水溶液中的选择性分离。该法在高酸度环境下仍可适用,在高酸度场景如乏燃料后处理中有潜在应用价值。