Eu(Ⅲ)在膨潤(rùn)土和蒙脫石上的吸附作用.pdf

1、膨潤(rùn)土已被包括中國(guó)在內(nèi)的很多國(guó)家選為高放廢物地質(zhì)處置庫(kù)的緩沖/回填材料。因此，關(guān)鍵核素與膨潤(rùn)土及其主要組分蒙脫石的相互作用對(duì)于處置庫(kù)的設(shè)計(jì)及安全評(píng)價(jià)至關(guān)重要。本文選用合成蒙脫石和金川膨潤(rùn)土，旨在：(1)采集廣泛實(shí)驗(yàn)條件下，Eu(Ⅲ)在Na基、Ca基和K基金川膨潤(rùn)土上的吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；(2)構(gòu)建表面配位模型，定量描述所得吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；(3)對(duì)比壓實(shí)和分散狀態(tài)下合成Ca基蒙脫石對(duì)Eu(Ⅲ)吸附作用的異同。 用X-射線衍射(XRD)、X

2、-射線熒光分析、紅外光譜(IR)、掃描電鏡(SEM)、粒徑分析以及比表面積分析等手段，詳細(xì)表征了除去碳酸鹽并轉(zhuǎn)型后的Na基金川膨潤(rùn)土。結(jié)果表明：純化后的金川膨潤(rùn)土可以看作蒙脫石(88％)和二氧化硅(12％)的混合物，蒙脫石的結(jié)構(gòu)式為：[Si(Ⅳ)4](Al(Ⅲ)3.19，F(xiàn)e(Ⅲ)0.29，F(xiàn)e(Ⅱ)0.38，Mg(Ⅱ)0.14)O20(OH)4(Ca(Ⅱ)0.023，Na(Ⅰ)0.35，K(Ⅰ)0.127)，根據(jù)此結(jié)構(gòu)式計(jì)算出的陽(yáng)離子

3、交換容量(CEC)為694meq/kg，這意味著金川膨潤(rùn)土的理論CEC為611meq/kg，與采用Ni-en(ethylenediamine)提取法測(cè)得的結(jié)果623±12meq/kg一致。在25℃和3個(gè)離子強(qiáng)度(0.01，0.1 and 0.5mol/L NaCl)下的連續(xù)電位滴定結(jié)果表明：滴定曲線相互平行而沒(méi)有交點(diǎn)，Na基金川膨潤(rùn)土的零電荷點(diǎn)(PZC)隨著離子強(qiáng)度的減小而增大；通過(guò)考慮一種層間位點(diǎn)和兩個(gè)邊位點(diǎn)用雙電層理論成功定量解釋了

4、滴定實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 采用批式法研究了液相pH、Eu(Ⅲ)濃度、離子強(qiáng)度、CO2分壓等因素對(duì)Eu(Ⅲ)在Na基、K基和Ca基金川膨潤(rùn)土上吸附作用的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：Eu(Ⅲ)在金川膨潤(rùn)土上的吸附作用受pH值、Eu(Ⅲ)濃度影響顯著；在低pH值范圍(pH<6)，Eu(Ⅲ)的吸附分配系數(shù)(Kd)隨離子強(qiáng)度的增大顯著減小，而在pH6～9范圍內(nèi)，離子強(qiáng)度對(duì)Kd的影響較?。唤馕鼘?shí)驗(yàn)結(jié)果表明Eu(Ⅲ)在Na基膨潤(rùn)土上的吸附是可逆的；當(dāng)Pco2=

5、10-3.58 atm時(shí)，在低pH范圍(pH<7)，Eu(Ⅲ)的Kd值與Pco2=0atm時(shí)近似相等，但在高pH范圍內(nèi)(pH>8)，Eu(Ⅲ)的Kd值隨pH值增大迅速減?。幌嗤瑮l件下不同可交換陽(yáng)離子的金川膨潤(rùn)土對(duì)Eu(Ⅲ)吸附作用的強(qiáng)弱次序?yàn)椋篘a基>K型>Ca基。采用表面配位模型合理解釋了離子強(qiáng)度為0.1mol/L NaCl時(shí)Eu(Ⅲ)在Na基金川膨潤(rùn)土上的吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 用毛細(xì)管批式實(shí)驗(yàn)分別研究了Eu濃度、pH值等因素對(duì)Eu