地质水泥对U(Ⅵ)的吸附行为及其机理研究

针对具有放射性的含铀废液,本实验采用间歇法,选用养护28 d、粒径为200~220 μm的地质水泥颗粒作为吸附剂,通过改变水泥投加量、吸附时间、pH值、U(Ⅵ)浓度、溶液温度等环境因素,研究地质水泥对U(Ⅵ)的静态吸附规律,为评估含U(Ⅵ)地质水泥固化体的固有稳定性提供依据。结果表明,在较低固液比（0.5 g/L）和较短时间（1.5 d）内,地质水泥对不同浓度U(Ⅵ)的吸附率达99.9%以上,且吸附量受U(Ⅵ)浓度和环境因素（pH值、溶液温度）的影响较小,吸附条件温和。热力学行为更符合Langmuir等温吸附模型,意味着该过程是一个吸热、以单层吸附为主的吸附过程。吸附材料结构表征结果证实,该吸附过程同时存在物理（静电吸引）与化学（离子交换）两种吸附机制。     

聚间苯二胺胺化改性及其对SO42-的吸附性能

采用化学氧化法制备聚间苯二胺,并采用环氧氯丙烷及三乙烯四胺等多胺为原料,制备一类新型改性聚间苯二胺。研究溶剂等不同因素对合成反应及其硫酸根离子吸附的影响,并利用FTIR、TG及溶解性测试等进行结构性能表征。结果表明:与未改性聚间苯二胺相比,胺化改性后的聚间苯二胺吸附硫酸根离子的性能得到大幅提升,在本研究吸附条件下,其吸附量达到了187.5 mg/g。胺化改性可以降低改性聚间苯二胺的溶剂溶解性,在40~250℃范围内,其热稳定性也有所提高。对聚间苯二胺合成改性的机理进行了初步探讨。     

含Cs、Sr、U模拟核素的地质水泥固化体热稳定性研究

分别针对包含Cs、Sr、U模拟核素的地质水泥固化体,以热处理温度为变量,通过考察固化体热处理前后质量、体积、抗压强度以及物相等参量的变化规律,以此评价地质水泥的热稳定性。实验结果表明,当T≤300°C时,三类水泥固化体的外观无明显变化,体积收缩率控制在3%以下,抗压强度损失率低于25%,仅部分水化产物脱水引起较大失重,体现为显微结构中针状、网状特征组织减少,孔隙增加;当T700°C时,水泥外表面出现明显裂纹,水化产物已完全相变,但结构仍未见崩塌,显微组织变得更加致密并具有陶瓷结构特征,导致抗压强度随温度升高反向增大,展现出良好的高温热稳定性。新生成的硅灰石相Ca3Si3O9发生同素异构转变是导致固化体表面开裂的主要原因。     

交联腐殖酸CHA对水体中铅的吸附性能

通过环氧氯丙烷交联及多胺改性的方法,制备得到新型交联腐殖酸CHA。利用FTIR对其结构进行了表征,并重点考察了吸附温度等不同因素对CHA吸附水体中铅离子性能的影响。结果表明,交联腐殖酸CHA对水体中铅离子具有优异的吸附性能,平衡吸附容量可达到219.3mg/g,远高于常规高温焙烧方法制得腐殖酸的吸附性能。CHA的吸附性能随反应温度、溶液pH的升高而增大,其吸附过程符合Langmuir吸附方程。     

聚间苯二胺对硫酸根离子的吸附及其机理

通过化学氧化聚合法合成具有不同氧化态的聚间苯二胺,将其用于吸附硫酸根离子,进行一系列的吸附实验；通过FTIR、XPS、pH跟踪及能量计算,研究了聚间苯二胺吸附硫酸根离子的机理,探讨了聚间苯二胺的氧化态与吸附性能之间的关系.结果表明:聚间苯二胺的氧化态越低,其对硫酸根离子的吸附性能越好.吸附在30 min内达到平衡,吸附速率达425.5 mg/(g·min);吸附率最高达到95.1％；通过Langmuir等温线拟合计算出吸附量为108.5 mg/g;解析率在95％左右,5次循环吸附实验的累积吸附量达487.95 mg/g.     

地质水泥固化体中Sr(Ⅱ)、Cs(Ⅰ)、U(Ⅵ)的长期浸出行为研究

以深圳航天科技创新研究院研制的地质水泥为固化基材,通过考察Sr(Ⅱ)、Cs(Ⅰ)、U(Ⅵ)在地质水泥固化体中2.5 a内的浸出率R_n、累积浸出分数P_t以及物相、显微结构等参量的变化,研究了模拟核素的浸出规律和机理,并构建了其长期浸出模型。在整个浸出周期内,浸出试验始终在碱性环境中进行,这对地质水泥吸附核素有利;浸出液的电导率在核素浓度达到平衡后仍在缓慢变化,说明除核素外,水泥固化体中的其余离子也参与了溶浸,这也从XRD的测试结果得到了证实;第42 d时Sr(Ⅱ)、Cs(Ⅰ)、U(Ⅵ)的R_n和P_t值均低于国家限定标准,表明地质水泥对这3种核素均具有较好的固化能力,其中对U(Ⅵ)和Sr(Ⅱ)的滞留远高于Cs(Ⅰ);一维衰变浸出模型能很好地预测地质水泥固化体中Sr(Ⅱ)、Cs(Ⅰ)、U(Ⅵ)长达2.5 a的浸出行为。