西南某地紅壤中Sr、Cs協(xié)同吸附動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、隨著核技術(shù)的快速發(fā)展，不可避免地產(chǎn)生大量放射性廢物，從而對(duì)人類(lèi)及其生存環(huán)境構(gòu)成了威脅。本文針對(duì)某核退役工程產(chǎn)生的極低放廢物，研究預(yù)選場(chǎng)址的土壤對(duì)Sr、Cs的吸附性能，比較Sr、Cs在土壤吸附中相互影響的程度并建立相應(yīng)的吸附動(dòng)力學(xué)方程，從而確定Sr、Cs在該場(chǎng)址土壤中的吸附特性，為評(píng)價(jià)預(yù)選場(chǎng)址的安全性能提供保證。 本文比較了Sr、Cs在土壤吸附中相互影響的程度。針對(duì)西南某地紅壤特性，模擬大氣降雨條件，采用靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法開(kāi)展該土壤S

2、r∶Cs=1∶1的吸附動(dòng)力學(xué)研究。實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論如下： 1、Sr、Cs在土壤吸附中處于競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，一方的加入會(huì)抑制另一方的吸附。在Sr、Cs共同構(gòu)成的吸附液一土壤二元體系中，Cs的競(jìng)爭(zhēng)吸附能力強(qiáng)于Sr，遷移能力則相反。在Sr、Cs的吸附中，當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)達(dá)到一定程度，離子之間的競(jìng)爭(zhēng)吸附作用可使Sr從吸附態(tài)解析遷移，使其遷移濃度大于環(huán)境源的輸入濃度，即產(chǎn)生了“協(xié)同效應(yīng)”。 2、靜態(tài)實(shí)驗(yàn)表明：在Sr∶Cs=1∶1(摩爾比)條件下，pH為

3、4、6、8、10時(shí)，Sr在土壤中的飽和吸附量分別為8.90 mg/g、10.36 mg/g、11.74 mg/g、12.44mg/g。通過(guò)動(dòng)態(tài)法得出：在Sr∶Cs=1∶1條件下，Sr在紅壤中的動(dòng)態(tài)飽和吸附量隨吸附液pH的增大而增大，動(dòng)態(tài)飽和吸附量從pH=4時(shí)的6.24 mg/g增加到pH=10時(shí)的9.78 mg/g；動(dòng)態(tài)飽和吸附量隨吸附液濃度的增大而增大，當(dāng)吸附液濃度為Sr8.76 mg/L、Cs 13.29 mg/L時(shí)，Sr動(dòng)態(tài)飽和吸

4、附量為8.90 mg/g，當(dāng)吸附液濃度為Sr43.80 mg/L、Cs 66.45 mg/L時(shí)，Sr動(dòng)態(tài)飽和吸附量增加到21.43 mg/g；動(dòng)態(tài)飽和吸附量隨流速的增大而增大，動(dòng)態(tài)飽和吸附量從流速為60 ml/h時(shí)的7.15 mg/g增加到240 ml/h時(shí)的11.02 mg/g；動(dòng)態(tài)飽和吸附量隨土壤粒徑的增大而減小，動(dòng)態(tài)飽和吸附量從80-100目時(shí)的10.22 mg/g減小到20-40目時(shí)的5.39 mg/g。 3、在Sr∶C

5、s=1∶1條件下，pH為4、6、8、10時(shí)，Cs在土壤中的靜態(tài)飽和吸附量分別為17.68 mg/g、18.70 mg/g、20.16 mg/g、21.24 mg/g。同時(shí)，Cs在紅壤中的動(dòng)態(tài)飽和吸附量隨吸附液pH的增大而增大，動(dòng)態(tài)飽和吸附量從pH=4時(shí)的7.31 mg/g增加到pH=10時(shí)的11.12 mg/g；動(dòng)態(tài)飽和吸附量隨吸附液濃度的增大而增大，當(dāng)吸附液濃度為Sr 8.76 mg/L、Cs 13.29 mg/L時(shí)，Cs動(dòng)態(tài)飽和吸附

6、量為9.80 mg/g，當(dāng)吸附液濃度為Sr 43.80 mg/L、Cs 66.45 mg/L時(shí)，Cs動(dòng)態(tài)飽和吸附量增加到24.68 mg/g；動(dòng)態(tài)飽和吸附量隨流速的增大而增大，動(dòng)態(tài)飽和吸附量從流速為60 ml/h時(shí)的8.78 mg/g增加到240 ml/h時(shí)的14.09 mg/g；動(dòng)態(tài)飽和吸附量隨土壤粒徑的增大而減小，動(dòng)態(tài)飽和吸附量從80-100目時(shí)的11.15 mg/g減小到20-40目時(shí)的6.51 mg/g。 4、采用El

7、ovich方程、雙常數(shù)速率方程、一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程和拋物線擴(kuò)散方程對(duì)紅壤樣品吸附Sr、Cs的過(guò)程進(jìn)行了擬合。結(jié)果表明Sr：Cs=1：1時(shí)土壤吸附Sr、Cs的過(guò)程用Elovich方程擬合較好，即X=aInt+b。 5、Sr：Cs=1：1條件下，擬合了Sr、Cs動(dòng)態(tài)飽和吸附量和影響吸附的主要因素：pH、濃度、流速、土壤粒徑的回歸方程。Sr的回歸方程為Y=-0.7850X<,1>+0.1196X<,3>，+0.007319X<,4>-

8、6.8071X<,5>+0.4554X<,6>+10.0938。Cs的回歸方程為Y=1.0654X<,1>+0.0514X<,3>+0.0164X<,4>-3.0017X<,5>+0.9342X<,6>-10.4015。 6、通過(guò)對(duì)該紅壤樣品的X射線衍射顯示，樣品的主要成分是蒙脫石、伊利石、石英以及長(zhǎng)石。其百分比含量依次是40﹪，19﹪，28﹪和13﹪。對(duì)Sr的吸附主要是長(zhǎng)石和蒙脫石的吸附。對(duì)Cs的吸附主要是蒙脫石、伊利石和長(zhǎng)石