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。     

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。     

锶和铯在粉碎花岗岩柱中的迁移研究

研究了锶、铯在粉碎花岗岩上的吸附和迁移性能。设计了小型吸附柱,用氚水和~(125)I~-作示踪剂分别测定了自由柱体积FCV,完成了含有小量载体的~(85,89)Sr和~(134)Cs示踪剂淋洗曲线的测定,计算出柱法和批式法的吸附比R_d值,并进行比较。结果表明:所设计的吸附柱能满足碎岩柱实验要求。用氚水或用~(125)I~-测定的FCV本质上没有差別。锶、铯淋洗曲线仅出现单个的宽的淋洗曲线峰,未发现存在不可逆吸附现象。本实验使用的花岗岩对锶的吸附比在较高锶浓度(10~(-3)～10~(-5)mol/l)时随锶浓度而变化。当柱法和批式法两种实验体系中锶量对花岗岩重量比接近时,两种方法测出的R_d值也相近。     

聚锑酸离子交换剂吸附锶的热力学

采用自制的聚锑酸无机离子交换剂对锶的吸附性能进行了研究。实验结果表明,在温度为293～323 K和所研究的锶浓度范围内,聚锑酸对锶吸附平衡符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程;Freundlich吸附等温线和等量吸附焓表明,聚锑酸对锶吸附是一个吸热过程;计算出了锶在聚锑酸上的吸附焓、自由能和熵变;该聚锑酸离子交换剂对锶的吸附是物理吸附和化学吸附共同作用的结果,并对吸附行为作了合理解释。     

地质特种水泥对模拟含锶废液的静态吸附性能研究

选用地质特种水泥原料粉末作为吸附剂,研究了吸附剂对含锶溶液的静态吸附规律。结果表明,静态吸附平衡的最大吸附率为47.91%;最佳吸附时间为1.6 d;在碱性条件下地质特种水泥吸附效果最佳;吸附速率按照与吸附驱动力的平方呈正比关系进行演变;地质特种水泥对锶离子的吸附为单分子层吸附。     

无机锶吸附剂的制备及其应用

为了去除放射性溶液中的90Sr,采用高锰酸钾和氯化锰的水溶液在pH=10~12、60℃的水浴中反应制备了一种MnO2吸附材料,并用X射线衍射法对其进行了初步分析和表征,该样品为α-MnO2和γ-MnO2的混合晶相。采用静态实验对该吸附剂进行研究,并将其与9种常见的天然锶吸附材料进行比较。结果表明:该吸附剂对90Sr的吸附效果明显好于常用天然吸附材料;其对90Sr的吸附速率非常快,约20min即可吸附平衡,且具有较高的理论饱和吸附容量(Q≈0.52mmol/g)和吸附分配系数(Kd),其典型Kd≈104 mL/g;随着硝酸浓度增加90Sr的Kd值迅速降低,当c(HNO3)=0.01mol/L时,Kd≈6×103 mL/g,而当c(HNO3)=0.1mol/L时,Kd值仅为6mL/g,降低了3个数量级;Na+、K+的含量对Kd值的影响较小,随其浓度增加Kd值缓慢降低,但Co2+、Ca2+对锶的Kd值具有较大的影响,随离子浓度增加Kd值快速减小。该吸附剂对模拟和真实放射性废液的90Sr动态去除实验结果表明,其对锶具有很好的吸附性能,可用于去除放射性废水中的90Sr。     

放射性锶铯钴铕在地质材料上吸附的研究

本工作应用间歇法研究了六种地质材料对放射性锶铯钴铕的吸附行为,测定了经过不同接触时间后的吸附比(R_d)。结果表明,上海泥土和浙江泥土对钴铯的吸附比都很高(1041—7261),而所研究的四种岩石对锶的吸附都较差。铕在六种地质材材上具有中等程度的吸附。不同的地质材料对铯的吸附能力差别很大。几种岩石对钴的吸附都比     

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。     

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。     

微生物矿化法固结模拟放射性核素锶的研究

采用微生物矿化法将游离态Sr2+固结为稳定的不可溶的碳酸盐形态,为放射性核素锶的处理提供参考。选取碳酸盐矿化菌进行培养,利用其酶化作用分解尿素,产生CO32-,与溶液中Sr2+结合生成不可溶性碳酸盐。通过微生物矿化试验,分析了p H值、温度、接种量、培养时间、Sr2+及尿素浓度等因素对Sr2+固结率的影响,并采用EDS、XRD、SEM、FT-IR等检测手段对矿化产物的物相和形貌等进行了分析。结果表明:矿化产物为大小不均近球形Sr CO3晶体,相互团聚,且细菌在沉淀生成过程中起到了重要作用;当Sr2+浓度为0.02 mol/L、尿素为20 g/L、接种量体积分数为6.0%、p H值为8.0时,在30℃培养48 h时,微生物矿化对Sr2+固结率可达98.5%左右。     

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。     

TODGA/正十二烷萃取Sr(Ⅱ)的动力学

以N,N,N′,N′-四辛基-3-氧戊二酰胺(TODGA)为萃取剂、正十二烷为稀释剂,研究了该萃取体系在恒界面池中萃取Sr(Ⅱ)的动力学,考察了搅拌转速、界面面积、萃取剂浓度、金属离子浓度、酸度和温度等因素对萃取行为的影响,并推导了相应的萃取机理。结果表明：(1) 搅拌转速在130r/min以下时,0.1mol/L TODGA/正十二烷萃取Sr(Ⅱ)的过程为扩散控制类型,在搅拌转速为150r/min以上时,则可能属于化学反应控制的动力学控制模式;(2) 求得了在(170±2)r/min、温度为(25±0.1)℃时0.1mol/L TODGA/正十二烷萃取Sr(Ⅱ)的初始速率方程： r₀= ((dc_org(M)/dt) |_t=0)=k• (S/V)c^0.91_aq,0(Sr)c^0.73_aq,0(HNO₃)c^0.87_org,0 (TODGA) 在25℃下,求得表观萃取速率常数k=(22.5±2.5)×10^-3mol^-1.51•L^1.51•min^-1•cm;(3) 0.1 mol/L TODGA/正十二烷萃取Sr(Ⅱ)的初始速率随着温度的升高而增大,求得表观萃取活化能E_a(Sr(Ⅱ))=(24.3±0.7)kJ/mol。     

Sr，Cs在不同产地黏土中的吸附

采用批式法对不同产地的18种黏土材料进行了⁹⁰Sr，¹³⁷Cs的吸附分配系数测定，比较了不同材料的吸附性能。结果表明，在吸附达平衡时，浙江沸石对Sr的吸附分配系数为2 112.0 mL/g；内蒙古赤峰沸石对Cs的吸附分配系数为3 495.0 mL/g；均位于所有样品之首。产地不同的黏土样品其吸附分配系数差异很大，Sr的吸附分配系数分布在22.4～2 112.0 mL/g，Cs的吸附分配系数分布在43.5～3 495.0 mL/g；大部分样品对Cs的吸附大于对Sr的吸附；相同样品对Sr，Cs的吸附性能趋势基本一致。     

黄土包气带中放射性核素迁移的现场试验

在中国辐射防护研究院野外试验场开展了为期二年的包气带中 3H、6 0 Co、85 Sr和 13 4 Cs的迁移试验 ,在天然条件和人工喷啉条件下共进行了六组试验。通过定期取样和直接测量两种方法测量了示踪核素的浓度分布 ;同时为配合迁移试验 ,同步开展了包气带中水分运移观测在介绍了试验概况之后 ,分析了作为水分运移示踪剂的3 H的试验结果 ,并与野外现场的和实验室的其它研究包气带水分运移的结果相比较 ,令人满意的一致性显示了所建立的包气带水分运移研究方法的可靠性。核素迁移结果表明 ,试验场址的黄土沉积层对所选用的示踪核素具有强烈的吸附滞留作用。经过二年的试验 ,60 Co和13 4Cs的浓度峰无论在天然条件下还是喷淋条件下 ,迁移距离都不超过 1cm;85Sr的浓度峰在喷淋条件下迁移了约 13cm;在天然条件下迁移了约 2 cm。尽管 60 Co和 13 4Cs被黄土强烈吸附滞留 ,但是 ,试验中发现一小部分60 Co和 13 4Cs迁移速度远高于其浓度峰的迁移。试验中还发现 ,在喷淋条件下 ,85Sr在迁移过程中形成具有不同迁移速度的二个浓度峰。这些发现对放射性废物处置的安全评价甚为重要     

高压型低能大功率辐照加速器电子枪研制

低能大功率辐照加速器广泛用于辐照加工产业。本工作研制出一台二极电子枪作为高压型低能大功率辐照加速器的电子源,并通过出束实验对其加以优化,最后确定了二极电子枪的最佳结构、尺寸及运行参数等。结果表明,从电子枪引出电子束的能量为5~25 keV,流强为60~100 mA,束斑为15~30 mm,半散角为0.6°~1.6°,不稳定度好于±0.6%。该电子枪工作稳定,寿命长于5 000 h。     

~(133)Cs和~(88)Sr在蚕豆苗中的蓄积及其辐射损伤效应

通过水培试验研究了蚕豆苗对不同浓度133Cs和88Sr的蓄积及其辐射损伤效应。本实验利用原子吸收方法测定蚕豆苗对133Cs和88Sr的蓄积量,研究了133Cs和88Sr在蚕豆苗各部位的分布及对其生理影响。结果表明:在133Cs和88Sr所设不同浓度下,蚕豆苗地上部和根部的133Cs和88Sr蓄积量均随浓度梯度升高而增加,表现出根部含量地上部含量,133Cs含量88Sr含量。随着时间的推移,蚕豆苗对溶液中133Cs和88Sr蓄积量表现出先骤升后趋于平稳的趋势;随核素浓度的上升,根系活力均表现为先增强后减弱的趋势;蚕豆苗叶片中的丙二醛含量增加,叶片中丙二醛含量变化均较根系的大。88Sr处理组中的可溶性糖含量高于133Cs处理组。     

Mutual separation of strontium, cerium, and uranium using pressure-driven flow in 100 nm-sized nanofluidic channels

We developed a novel nanofluidic control device, and demonstrated mutual separation of various metal ions in 300-3000 nm-sized nanofluidic channels. The ion concentration ratios of Sr(II), Ce(III), and U(VI) in solutions before and after nanofluidic separation treatments were measured using ICP analysis. The results showed that the mass flow rates of Sr(II), Ce(III), and U(VI) ions in nanofluidic channels were quite different. The flow rates of Ce(III) and U(VI) ions in solutions through 3000 nm-sized nanochannnels were much smaller than those of Sr(II), and increased gradually with decreasing space sizes until 300 nm. The decontamination factors of Sr(II) and Ce(III) against U(VI) were determined as 10.6 and 12.5 in 3000 nm-sized channels and 1.3 and 1.7 in 300 nm-sized channels, respectively. The ion concentration ratios of Ce(III) and U(VI) in acid solutions were also examined in 300 nm-sized channels, and the mass flow rates of Ce(III) and U(VI) were found to decrease and increase with increasing acid concentrations, respectively. Furthermore, the nanofluidic device made it possible to mutually separate U(IV) and U(VI) ions in acid solutions by flowing into nanofluidic channels.