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。     

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。     

脱氮硫杆菌的筛选及其对锶离子的矿化作用

放射性污染日益严重,其中锶污染作为土壤典型污染之一成为研究热点。土壤中存在着一些矿化菌,能够对锶离子进行矿化固定。本实验对从土壤中分离的3株脱氮硫杆菌的特性及其对Sr~(2+)的矿化行为进行了研究,发现该菌对1.0g/L模拟Sr~(2+)污染的去除率可达80%。扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等结果显示,矿化产物为硫酸锶。可见,利用脱氮硫杆菌治理土壤中Sr~(2+)污染具有可行性,该方法将会有一定应用前景。     

蛭石和蒙脱石对Sr的吸附性能

研究了蛭石、蒙脱石对Sr的吸附行为及各种实验条件对吸附的影响.结果表明,在室温下,pH=8,初始浓度C_0=20 MBq/L的Sr~(2+)溶液,保持液固比为50∶1(mL∶g)不变时,蛭石和蒙脱石对Sr~(2+)的去除率分别达96.8%和98.5%;在相同条件下,其适宜吸附的pH范围均为3～10,吸附平衡时间分别为2 h和15 min;Ca~(2+)对蛭石和蒙脱石的吸附影响均较大;而2 mol/L HNO_3 能分别将82.7%和98.7%的Sr~(2+) 从蛭石和蒙脱石上解吸下来.蛭石经[Ag(NH_3)_2]~+和1 mol/L HCl改性,吸附率有所提高,[Cu(NH_3)_4]~(2+)的改性能提高蒙脱石的吸附性能;高温改性却使蛭石和蒙脱石的吸附性能变得更差.此外,还用X衍射分析谱(XRD)对改性前后的蛭石和蒙脱石进行了解析,并初步分析了改性后蛭石和蒙脱石吸附性能发生变化的原因.     

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。     

粉煤灰基沸石固化体中Sr~(2+)、Cs~+的浸出行为

以电厂粉煤灰为原料水热制备粉煤灰基沸石,利用粉煤灰基沸石对模拟放射性废液中Sr~(2+)、Cs~+进行分离富集,在碱激发剂的作用下,以粉煤灰、粉煤灰基沸石制备地聚合物固化体,测试了所得固化体的抗压强度和抗浸出性能,并采用X射线衍射法(XRD)和扫描电镜(SEM)技术对浸出机理进行了初步探讨。结果表明,不同沸石掺量对固化体的抗压强度和抗浸出性能有很大的影响,当沸石掺量(质量分数)为20%~30%时,其抗压性能达到国家标准,浸出率和累积浸出分数均远低于国家标准限值。同时,固化体对Sr~(2+)、Cs~+阻滞效果不同,其中对Sr~(2+)的固化效果更加优异,42d浸出率最低为1.87×10~(-6)cm/d,累积浸出分数为3.3×10~(-4)cm。实验得出,粉煤灰基沸石固化体对Sr~(2+)、Cs~+具有较优异的固化效果。     

冠醚包覆聚苯乙烯磁性颗粒的合成、表征及其对锶离子的吸附性能

为建立应用磁性颗粒快速分离低水平~(90)Sr的方法,分别以沉淀法合成Fe_3O_4纳米颗粒,微乳聚合法合成磁性聚苯乙烯-二乙烯苯颗粒(Pst-DVB@Fe_3O_4),并将4,4’(5’)-二叔丁基二环己基-18-冠-6(DtBuCH18C6)通过物理作用包覆在Pst-DVB@Fe_3O_4颗粒表面,最终生成一种新型的核-壳结构的DtBuCH18C6包覆的聚合物磁性颗粒(DtBuCH18C6@Pst-DVB@Fe_3O_4)。采用扫描电镜、红外光谱、X射线光电子能谱等方法对颗粒的形貌、结构、表面元素组成及含量进行分析。用于分离水溶液中Sr~(2+)的批实验结果表明,Sr~(2+)的吸附量随着pH值而增加,而在pH=11和pH=13之间急剧上升,温度升高,其吸附量增加。吸附动力学模型结果表明,Sr~(2+)在DtBuCH18C6@Pst-DVB@Fe_3O_4表面的吸附更接近于其和Sr~(2+)之间形成络合物的单层化学吸附过程,符合Langmuir模型。在优化的条件下其最大吸附容量为2.62 mg/g。     

模拟放射性焚烧灰陶瓷固化的初步研究

以天然锆英石、模拟放射性焚烧灰为原料,对模拟放射性焚烧灰的陶瓷固化进行了初步研究.借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、密度分析等分析测试方法,研究了陶瓷固化体烧结温度和物相组成.结果表明,随着模拟放射性焚烧灰掺量的增加,ZrSiO4的分解温度降低.陶瓷固化体的主要晶相及其烧结温度与模拟放射性焚烧灰的掺量有关,当模拟放射性焚烧灰掺量为20%时,固化体的较佳烧结温度范围是1 230～1 290℃,主要晶相为ZrSiO4;当掺量40%时,固化体的较佳烧结温度范围是1 200～1 260℃,主要晶相为ZrSiO4和ZrO2;当掺量60%时,固化体的较佳烧结温度范围是1 290～1 350℃,主要晶相为ZrO2.     

焚烧灰玻璃固化处理工艺条件初探

在对国内外玻璃固化体配方进行调研和分析的基础上,结合具体的处理对象和处理要求,将模拟焚烧灰与一定种类以及质量比的添加剂进行混合后高温熔融,形成了玻璃固化体。固化体表观坚硬、光滑且致密,密度在2. 6 g/cm³以上。经X射线衍射法(XRD)检测,样品为均匀的玻璃态物质。证明焚烧灰利用高温熔融方法,得到玻璃固化体的处理工艺可行。同时,焚烧灰的熔融温度随着玻璃添加剂中硼砂含量的增加而降低,熔融态的流动性和成型效果也明显改善。最终,实验初步得到焚烧灰熔融处理的工艺条件为:当B₂O₃和Na₂O的添加量在30%～35%之间时,处理温度应至少保持在1 100℃以上;当B₂O₃和Na₂O的添加量达到40%时,处理温度可以降低至1 000℃或更低。最后,以真实焚烧灰在相同处理条件下进行实验,得到了相似的结果。     

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。     

磷酸镁水泥固化体中Sr~(2+)、Cs~+浸出性能及迁移模型研究

采用磷酸镁水泥(Magnesium phosphate cement,MPC)对核素Sr2+、Cs+进行固化,对固化体中Sr2+、Cs+的浸出性能进行了研究,并根据Fick第二定律建立了适用于磷酸镁体系的Sr2+、Cs+迁移模型,对核素Sr2+、Cs+在磷酸镁水泥固化体中的迁移进行预测。结果表明,磷酸镁水泥可以有效固化Sr和Cs,使核素Sr2+、Cs+在磷酸镁水泥固化体中浸出率较低;建立的一维衰变浸出模型可以有效地预测核素Sr2+、Cs+在磷酸镁水泥固化体中的迁移规律。     

Al2O3色层法从低浓铀靶件中分离99Mo条件研究

在裂变⁹⁹Mo的生产工艺中,常用Al₂O₃色层法分离纯化⁹⁹Mo。为建立Al₂O₃色层法从低浓铀(LEU)靶件中分离裂变⁹⁹Mo的工艺,考察吸附时间、温度、酸度、预处理方式等对Al₂O₃吸附Mo效果的影响。研究采用Al₂O₃色层法从不同浓度HNO₃溶液中分离Mo。测定Al₂O₃色层法对Al和主要杂质元素Sr、Ru、Zr、Te、Cs、I的去污系数。研究结果表明,在0.05~0.1 mol/L HNO₃介质中Al₂O₃对Mo有出色的吸附性能,Mo吸附率在99%以上,在NH₄OH溶液中Al₂O₃不吸附Mo。经500 ℃活化3 h预处理得到的Al₂O₃-C具有更大的比表面积,且在HNO₃浓度大于0.1 mol/L时相比于150 ℃活化3 h预处理得到的Al₂O₃-B以及未经高温预处理得到的Al₂O₃-A对于Mo有更好的吸附性能。采用该工艺,通过Al₂O₃色层法从模拟的LEU靶件溶液中提取Mo,Mo回收率大于90%,Al₂O₃色层法对裂变杂质元素Ru、Sr、Zr、Te、Cs等的去除率均大于99.99%,对¹³¹I的去除率大于92%。由此可见,Al₂O₃在HNO₃介质中对Mo的吸附率高,能够有效地去除⁹⁹Mo产品中的杂质核素,适用于从低浓铀靶件中分离裂变⁹⁹Mo。     

含铀灰渣的多级逆流浸出工艺技术

在铀产品及核燃料元件制造过程中，各种可燃性废物经裂解焚烧减容处理而产生大量含铀灰渣。通过对含铀灰渣进行多级逆流浸出，考察灰渣预处理方式、灰渣粒度、浸出级数以及超声作用对溶解浸出效率的影响，结果表明：（1） 含铀灰渣的预处理方式对溶解浸出过程有明显的影响，120 ℃烘干预处理灰渣比800 ℃煅烧预处理灰渣更易于浸出；（2） 灰渣粒度对浸出过程无明显影响；（3） 含铀灰渣经一级浸出后，铀质量分数从20%左右降至1.5%以下，二级浸出渣铀质量分数降至0.8%左右，三级浸出灰渣铀质量分数变化不大；（4）超声能明显强化含铀灰渣的溶解浸出过程，使一级浸出渣铀质量分数从1.26%降至0.34%，超声强化二级浸出渣铀质量分数可降至0.12%。     

含铀灰渣的多级逆流浸出工艺技术

在铀产品及核燃料元件制造过程中，各种可燃性废物经裂解焚烧减容处理而产生大量含铀灰渣。通过对含铀灰渣进行多级逆流浸出，考察灰渣预处理方式、灰渣粒度、浸出级数以及超声作用对溶解浸出效率的影响，结果表明：（1） 含铀灰渣的预处理方式对溶解浸出过程有明显的影响，120 ℃烘干预处理灰渣比800 ℃煅烧预处理灰渣更易于浸出；（2） 灰渣粒度对浸出过程无明显影响；（3） 含铀灰渣经一级浸出后，铀质量分数从20%左右降至1.5%以下，二级浸出渣铀质量分数降至0.8%左右，三级浸出灰渣铀质量分数变化不大；（4）超声能明显强化含铀灰渣的溶解浸出过程，使一级浸出渣铀质量分数从1.26%降至0.34%，超声强化二级浸出渣铀质量分数可降至0.12%。     

掺合料对含氟放射性废液MKPC凝胶材料固化体性能的影响

以KH2PO4、重烧MgO和硼砂按一定比例制备磷酸钾镁（MKPC）凝胶材料固化模拟含氟放射性废液,研究掺合料（石英砂、沸石、硅灰、粉煤灰）对固化体性能的影响。结果显示,掺合料不改变固化体的终凝时间,但影响其孔隙率,掺入粉煤灰后孔隙率降低,掺入硅灰则相反。固化体空气养护28 d后,抗压强度大于55 MPa,抗压强度的损失与孔隙率呈正比。所制备的固化体具有良好的抗浸出性能,浸出实验42 d后,模拟核素Sr2+、Cs+、Co2+的浸出率和Cs+的42 d累积浸出率低于GB 14569.1-2011的限值,F-平均浸出浓度低于GB 5085.3-2007的限值。     

掺铀榍石人造岩石固化体的制备及其浸出性能

以碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)和硝酸铀酰(UO(2NO3)2.6H2O)为原料,采用固相反应工艺,制备掺铀榍石基人造岩石固化体。借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段,研究固化体的烧结温度、物相组成、U元素的浸出性能等。结果表明,掺铀榍石基人造岩石固化体的较佳烧结温度是1 260℃;榍石能很好地固溶U形成榍石固溶体;配方化学式为Ca095U0.05Ti0.9Al0.1SiO5、Ca092U0.04Ti0.9SiO5固化体,28天90℃的浸出率分别为7.0×10-10m.d-1、9.5×10-10m.d-1,其归一化浸出率分别是2.10×10-3g.m-2.d-1、1.76×10-3g.m-.2d-1。     

水滑石为前躯体合成尖晶石固化模拟90Sr

研究了以包容锶水滑石为前躯体合成尖晶石固化模拟⁹⁰Sr的方法,借助X射线衍射(XRD)、热重分析（TG）和浸出实验确定的包容锶尖晶石固化体制备的最佳条件为：煅烧温度为1 100℃、煅烧时间为4 h、锶包容量为0.648%。测定固化体的物理性能,采用PCT和MCC-1法研究其化学稳定性,利用扫描电镜能谱(SEM/EDS)分析固化体的组成、微观结构等。结果表明,制备的包容锶固化体具有良好的物理性能,显气孔率为0.07%,密度为4.8 g/cm³;固化体中的锶完全被尖晶石相所包容;PCT法浸出7 d后的锶元素归一化浸出率为5.2×10^-2g/（m²•d）,固化体的化学稳定性良好。     

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。     

元素在长石、云母、角闪石表面吸附的XPS研究Ⅰ.铯、锶、铕、铈

用X射线光电子能谱(XPS)初步研究了Cs,Sr,Eu,Ce在长石、云母、角闪石表面的吸附行为。通过观察矿物中氧结合能谱的化学位移,对吸附机理进行了初步探讨。