真菌曲霉F77对水中Cs~+的吸附

微生物在环境放射性污染修复中具有广泛的应用前景。从放射性污染土壤中筛选出一株耐辐射真菌曲霉F77,研究了它对水中Cs+的吸附及其影响因素。结果表明:酸对Cs+在曲霉F77上的吸附存在竞争作用,pH=2.0~3.5溶液中的Cs+几乎不被曲霉F77吸附;曲霉F77生长过程中代谢产生大量的酸性物质;Cs+的吸附随着曲霉F77培养时间的增长而增大,在曲霉F77逐渐衰亡时吸附降低;K+质量浓度小于500mg/L时对Cs+在曲霉F77上的吸附没有影响,当K+质量浓度大于500mg/L时Cs+的吸附随K+浓度增大而减少;溶液中Cs+质量浓度为0~500mg/L范围内,曲霉F77对Cs+均有较高的吸附,Cs+质量浓度为500mg/L时,Cs+的吸附量为27.6mg/g。温度影响曲霉F77对Cs+吸附的快慢,不影响最后的吸附量;曲霉F77对Cs+具有较好的吸附性能,表明曲霉F77具有吸附剂的潜质。     

放射性废液中钚的耐辐射真菌吸附分离研究

快速、高效、经济地清除放射性污染是核应急处置、污染场址修复的重点研究内容。从放射性污染土壤中提取、遴选出3种耐辐射真菌F3、F7和F16,研究了其对钚的吸附分离性能。3种真菌在弱酸性(pH=0.0~4.2)溶液中对钚均有较强的吸附,吸附率随溶液pH值的增大而升高。25℃下,10 m L pH值1.0溶液中10 ng/m L的钚几乎可被3种真菌完全吸附(吸附率95%),实测F3、F7和F16对钚的平衡吸附容量分别为(11 747±539)、(17 890±757)、(11 946±477)ng/g(干菌),平衡时间约为30 min。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,主要受体扩散、粒内扩散等过程控制。以0.5 mol/L的Na HCO3为解吸剂,可定量回收吸附于微生物上的钚;用3种真菌吸附回收放化实验室高盐度放射性废液中的钚,全程回收率大于99%。     

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。     

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。     

二苯并-18-冠-6对某些放射性核素的萃取与萃取色层分离

本文研究了二苯并-18-冠-6对~(22)Na、~(45)Ca、~(86)Rb、~(90)Sr-~(90)Y、~(137)Cs和~(144)Ce等放射性核素的萃取和萃取色层分离。冠醚萃取金属离子具有离子对萃取的特征,据此,选择苦味酸根离子为反离子,以三氯甲烷为溶剂。 测定了30℃时Na~+、Rb~+、Cs~+、Ca~(2+)、Sr~(2+)和Ce~(3+)的萃取平衡常数(K_(ex))。对单价和二价金属离子,K_(ex)次序分另0为;Rb~+>Cs~+>Ns~+和Sr~(2+)>Ca~(2+)。 使用二苯并-18-冠-6的萃取色层有效地分离了~(22)Na-~(137)Cs、~(45)Ca-~(90)Sr和~(144)Ce-~(90)Sr-~(90)Y。     

UF-RO膜组合工艺处理低放射性废水方法研究

根据高通量工程试验堆产生的低放废水中离子核素的特点,采用新型膜组合工艺分离技术进行高效处理试验堆低放射性废水的研究。通过配制含有Cs+、Sr2+、Co2+、Ni2+、Fe3+的低浓度模拟废水,依次研究压力、离子浓度、pH值、乙二胺四乙酸二钠(EDTA)等因素对膜处理模拟废液中各金属离子脱盐率的影响。实验结果表明:模拟废水在pH值等于7,加入1:2.5的0.15 mol/L EDTA条件下,用超滤-反渗透(UF-RO)膜组合工艺处理时,Cs+、Sr2+、Co2+、Ni2+、Fe3+的脱盐率均达到95%以上;放射性蒸残液用EDTA螯合后,通过UF-RO-RO处理,去污效率可达到95.7%。     

预辐射接枝改性无纺布制备铯离子吸附材料

采用预辐射接枝聚合方法制备了4-羟基丁基丙烯酸酯缩水甘油醚(4HBAG)接枝的聚乙烯/聚丙烯(PE/PP)皮芯结构无纺布。用Na_2SO_3对接枝4HBAG的无纺布(PE/PP-g-4HBAG)进行开环反应,改性得到磺酸型吸附材料。在环氧基物质的量转化率52%时获得了磺酸基密度1.4 mmol/g的吸附材料。采用批次吸附和流动吸附对Cs~+的吸附性能进行研究。Cs~+的吸附等温线和吸附动力学表明,吸附过程遵循Langmuir等温线模型和准二级动力学模型。在1 000 SV/h高流速下,Cs~+的最大吸附容量为1.35 mmol/g。在pH=4~10时,吸附率稳定在90%左右,该值随pH值的增加而降低。在Cs~+初始浓度为1 mg/L和10 mg/L的溶液中研究了Na~+对Cs~+吸附率的影响,当Na~+浓度从0增加到20 mmol/L时,Cs~+的吸附率迅速降低。二价和三价金属离子Mg~(2+)、Ca~(2+)和Fe~(3+)对Cs~+吸附更具有阻碍作用。该磺酸型吸附材料在1 000 SV/h的高流速下能快速去除Cs~+。     

~(134)Cs经由菜豆叶系向其他部分转移的研究

本文测定了~(134)Cs通过菜豆叶系向其他部分转移的转移因子TF,研究了污染溶液酸度、叶面~(134)Cs放射性活度、菜豆的生长阶段、Cs载体及Cs的化学形式对TF的影响。实验结果表明,对开始结荚期(荚果长1cm)的菜豆在pH5.5、~(134)Cs表面活度为3.1×10~2Bq/m~2测得的TF(荚果)为7.3×10~(-2)Bq·kg~(-1)(鲜重)/Bq·m~(-2),高于其他生长阶段的TF(荚果);K~+的存在使~(134)Cs的TF提高;Cs的化学形式影响~(134)Cs的转移,~(134)CsI更易被菜豆吸收。     

粉煤灰衍生介孔硅钙材料吸附去除Co(Ⅱ)及放射性过渡金属离子性能研究

针对含低水平放射性过渡金属离子废水的处理需求,本工作以Co(Ⅱ)为代表,研究了粉煤灰衍生介孔硅钙材料对Co(Ⅱ)的吸附去除性能。研究结果表明,高铝粉煤灰“预脱硅-碱石灰烧结提铝”工艺在预脱硅阶段产生的硅钙材料副产品,以水化硅酸钙（C-S-H(Ⅰ)）（钙硅原子摩尔比n(Ca)/n(Si)=0.98～1.00）为主要矿相,属于具有高比表面积（733 m²/g）且孔隙发达的介孔材料,同时,其具有良好的酸碱缓冲性能（pH=2～10）以及一定的阳离子交换性能（Ca²⁺/H⁺）。介孔硅钙材料在35～60℃对Co(Ⅱ)吸附容量最高可达209~296 mg/g,整个过程符合Langmuir单分子层化学吸附,为吸热反应,吸附可在3 h内快速达到平衡,吸附机理主要为离子交换（占84.5%）。而对实际核电站大修废水的吸附试验结果表明,对其中的放射性Co(Ⅱ)去除率大于98.6%,并且其他放射性过渡金属离子也得到去除。在当前放射性核素的水泥固化处置中,介孔硅钙材料不仅与水泥有较高的相容性从而实现放射性核素的高效稳定化,同时还可替代部分水泥从而实现固化产物的减量化,具有较好的环境和经济效益,因此,该介孔硅钙材料在放射性废水核素去除方面具有较大的资源化应用潜力。     

钙-铀-碳酸络合物对红土吸附铀性能的影响

采用静态实验法研究了钙-铀-碳酸络合物对红土吸附铀性能的影响。结果表明:溶液的pH值、总碳酸和钙离子浓度增大会抑制红土对铀的吸附,当pH=7.0,红土投加量为1g/L,钙离子、总碳酸根和初始铀浓度分别为0.4mmol/L、3.8mmol/L和50mg/L时,红土对铀的最大吸附容量约为4.20mg/g。铀在红土上的吸附形态为UO2(CO3)2-2、UO2(CO3)4-3和UO2CO3(aq)。利用铀-碳酸络合物总量c(UCO3)T可预测红土吸附铀的容量qe,c(U-CO3)T与qe呈非线性关系,其方程为qe=18.2(c(UO2+2)·c(CO2-3)(K1+K2c(CO2-3)+K3c2(CO2-3)))0.36。该研究成果可为铀污染土壤的修复和治理提供技术和理论参考。     

铝皂石胶体对Cs(Ι)的吸附性能研究

以铝皂石胶体为原料,用静态吸附的方法,通过计算吸附量和吸附率,探讨铝皂石胶体吸附Cs⁺时,吸附时间、胶体溶液p H值、溶液中的离子浓度、腐殖酸(HA)的投加量以及吸附时的温度对吸附效果的影响。结果表明:1 m L 300μg/m L的Cs⁺溶液加入9 m L饱和铝皂石胶体溶液,吸附时间为20 min、溶液p H值为7,腐殖酸(HA)的投加量为3 mg,温度为45℃时,铝皂石胶体对Cs⁺的吸附效果最好。溶液中阴阳离子对吸附的抑制作用顺序分别为:CO₃^2->HCO₃^->NO₃^->SO₄^2-,Ca²⁺> Mg²⁺> K⁺。铝皂石胶体对Cs⁺的吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir热力学模型,是一个自发吸热的过程。     

杯芳烃双冠醚萃淋树脂对Cs+的吸附性能

利用真空灌注技术合成了萃淋树脂B4DC6/P120,并利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)等手段对材料进行了表征.通过静态吸附实验,研究了接触时间、HNO3浓度、温度和共存离子对B4DC6/P120吸附Cs+性能的影响,并通过动态吸附实验研究B4DC6/P120对Cs+的穿透曲线.结果表明:B4DC6/P120...     

高温、高压和pH值多种因素作用下蒙脱石层间Cs+/UO2+2水化和扩散行为的分子模拟

作为核废物地质处置库缓冲回填材料的主要成分,蒙脱石在特殊环境（高温、高压和pH多种因素作用）下吸附阻滞核素的行为对缓冲回填材料的性能评估至关重要。为从微观分子尺度探究特殊环境下蒙脱石层间核素离子的吸附扩散行为,本文采用蒙特卡罗（MC）和分子动力学（MD）方法,分别研究了Cs⁺/UO²⁺₂在蒙脱石层间的吸附行为,以及高温、高压和pH值多种因素作用下的水化和扩散动力特征。MC结果表明：蒙脱石层间的Cs⁺、UO²⁺₂周围分别会形成1层和2层水化壳,且层间水分子与四面体中氧原子之间形成了明显的氢键;当c=1.25 nm时,蒙脱石层间最多可吸附285个水分子。MD结果表明：高温、高压和pH值都会对Cs⁺、UO²⁺₂的水化和扩散产生影响。常温、常压下pH值分别为11.85、12.15时,Cs⁺、UO²⁺₂水化壳中的水分子数最多;pH值分别为12.15、11.85时,Cs⁺、UO²⁺₂的扩散系数最大,分别为5.31×10^-13 m²/s和1.11×10^-12 m²/s。与常温、常压相比,高温、高压下Cs⁺、UO²⁺₂水化壳中的水分子数最多时,pH值分别为7.00、12.15;而Cs⁺、UO²⁺₂扩散系数最大（1.12×10^-12 m²/s、1.01×10^-12 m²/s）时的pH值均为12.15。     

类普鲁士蓝KNiFC无机吸附剂 在离子液体中吸附Cs+

研究了类普鲁士蓝吸附剂K₂NiFe(CN)₆(KNiFC)在室温离子液体(RTILs)中对Cs⁺的吸附,包括吸附动力学、吸附等温线、吸附机理,并且研究了配体N,N,N′,N′-四甲基丙二酰胺(TMMA)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、亚甲基二磷酸四异丙酯(TIPMBP)以及共存离子U(Ⅵ)和Th(Ⅳ)对Cs⁺吸附的影响。结果显示：温度为298 K时,Cs⁺的饱和吸附量为40.3 mg/g;温度为338 K时,其饱和吸附量为49.2 mg/g;吸附平衡时间约为18 h。吸附可以很好地用准二级动力学描述,吸附反应为吸热反应。通过对吸附剂进行X射线光电子能谱法（XPS）表征,证明其吸附机理为阳离子交换机理。当Cs⁺、U(Ⅵ)或Th(Ⅳ)共同存在时,会发生吸附竞争。而当在Cs⁺、Th(Ⅳ)或U(Ⅵ)混合溶液中分别加入TMMA、DMF、TIPMBP后,Th(Ⅳ)几乎不被吸附,Cs⁺的吸附量不变;U(Ⅵ)吸附量很小,Cs⁺的吸附量变化不大。当离子液体中Cs⁺、Th(Ⅳ)或U(Ⅵ)共存时,可以通过加入配体来实现类普鲁士蓝KNiFC无机吸附剂对Cs⁺的选择性吸附。     

模拟吸附放射性同位素137Cs和90Sr的Cd-MOFs材料合成及评价

为吸附后处理产生的高放废液玻璃固化过程中大量的放射性同位素⁹⁰Sr和¹³⁷Cs,采用溶剂热法合成阴离子型金属有机骨架［DMA］2［Cd₃(FDC)₄］·2H₂O,并评价其对锶、铯离子的吸附能力。采用粉末X-射线衍射、傅里叶红外和热重等方法确认Cd-MOFs的结构。扫描电子显微镜结果显示,在吸附Cs和Sr元素后,Cd-MOFs形貌没有发生明显变化。同时荧光发射光谱证实,Cd-MOFs吸附铕离子后,能够很好敏化铕离子,使材料发射出红色荧光。对锶、铯离子吸附实验结果显示,对锶、铯离子在前50 min即可完成超过50%的吸附,对铯离子的最大吸附量为63.94 mg/g,对锶离子的最大吸附量为53.06 mg/g。通过吸附动力学研究发现,Cd-MOFs对Cs和Sr离子的吸附均符合准二级动力学模型,证明对Cs和Sr离子的速率决策步为化学吸附。推测水合离子半径、有机骨架螺旋链间螺距等因素均对吸附效果有影响。     

钾/钠离子对水热合成铯榴石结构的影响

水热合成铯榴石能低温、晶格固化放射性废物¹³⁷Cs,但在放射性废物中Cs⁺通常与同族的K⁺/Na⁺共存,两者可能会对水热合成铯榴石组成和结构产生影响。基于此,参考铯榴石化学计量组成CsAlSi₂O₆,首先利用偏高岭土、纳米二氧化硅和CsOH•H₂O为原料水热合成了铯榴石。然后分别以不同摩尔质量的KOH或NaOH取代CsOH•H₂O,研究了K⁺/Na⁺对水热合成产物组成和结构的影响。结果表明,铯榴石水热晶化温度相对较低,产物微观下呈多晶微球态;K⁺与Cs⁺共存时,体系水热产物主要为铯榴石微球,微球尺寸随K⁺掺入比例的提高而增加,但K⁺主要存在于晶化程度较低的钾铝硅酸盐水合物中,并未参与铯榴石形成;Na⁺与Cs⁺共存时,体系水热产物主要由铯榴石和方沸石(NaAlSi₂O₆•H₂O)组成,Cs⁺和Na⁺各自存在于铯榴石或方沸石结构中。铯榴石相对较低的水热晶化温度及其结构中Cs⁺不能迁移和进行离子交换的特性,使得水热条件下K⁺/Na⁺不能进入先形成的铯榴石结构中的碱金属离子位点。尽管如此,K⁺或Na⁺的存在可降低铯榴石的水热晶化温度、促进铯榴石晶粒生长,且当K⁺或Na⁺与Cs⁺共存时,Cs⁺仍优先进入并稳定固化于铯榴石晶体结构中。     

磷钼酸铵/聚丙烯酸复合凝胶吸附剂的合成及对铯的分离

以丙烯酸为基底合成了磷钼酸铵/聚丙烯酸复合吸附剂(AMP-PA)。采用红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）等方法对AMP-PA进行表征。研究了振荡时间、酸度、Cs⁺ 浓度对铯吸附的影响,及多种离子存在下吸附剂对铯离子的选择性吸附。静态实验结果表明：AMP-PA吸附铯大约5 h达到平衡;HNO₃浓度在0~3.0 mol/L范围内对铯的吸附量影响不大,吸附过程符合Langmuir方程,计算得到的最大吸附量达到4.7 mg/g;采用3.0 mol/L NH₄Cl+1.0 mol/L HNO₃解吸,解吸率大约为70%;多种离子存在下对铯离子具有选择性吸附。动态柱实验发现,AMP-PA对铯的吸附量为4.32 mg/g,解吸率约为50.4%。在高浓度杂质离子Na⁺、K⁺、Sr²⁺、Co²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Ca²⁺存在下,AMP-PA柱可以选择性分离铯,在铯的淋洗液中Co²⁺低于检测限,含量最高的Fe³⁺分离因子为3,浓度比起始浓度降低四个数量级。     

磷钼酸铵/聚丙烯酸复合凝胶吸附剂的 合成及对铯的分离

以丙烯酸为基底合成了磷钼酸铵/聚丙烯酸复合吸附剂(AMP-PA)。采用红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）等方法对AMP-PA进行表征。研究了振荡时间、酸度、Cs⁺ 浓度对铯吸附的影响,及多种离子存在下吸附剂对铯离子的选择性吸附。静态实验结果表明：AMP-PA吸附铯大约5 h达到平衡;HNO₃浓度在0~3.0 mol/L范围内对铯的吸附量影响不大,吸附过程符合Langmuir方程,计算得到的最大吸附量达到4.7 mg/g;采用3.0 mol/L NH₄Cl+1.0 mol/L HNO₃解吸,解吸率大约为70%;多种离子存在下对铯离子具有选择性吸附。动态柱实验发现,AMP-PA对铯的吸附量为4.32 mg/g,解吸率约为50.4%。在高浓度杂质离子Na⁺、K⁺、Sr²⁺、Co²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Ca²⁺存在下,AMP-PA柱可以选择性分离铯,在铯的淋洗液中Co²⁺低于检测限,含量最高的Fe³⁺分离因子为3,浓度比起始浓度降低四个数量级。     

MnHCF膜电极制备及其Cs~+分离性能

采用循环伏安电沉积法制备出ITO/MnHCF膜电极,通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、红外光谱(IR)分析了膜的表面形貌和成分,并结合电沉积的循环伏安曲线,确定了电沉积条件为扫描电位区间-0.2~0.85V,扫描圈数50圈+50圈,扫描速率25mV/s。膜电极在1mol/L NaNO3溶液中具有可逆的电化学行为,在循环伏安条件下能够可逆地置入与置出Na+。初步考察了ITO/MnHCF膜电极对Cs~+的分离性能,研究结果表明,其对Cs~+的分离性能较好,氧化态膜在-0.2V条件下还原吸附Cs~+的去除率达到64.98%,可为MnHCF膜电极应用于核电厂放射性废液的处理提供参考。