鈾-碳酸-鈣-鈾-碳酸絡(luò)合物對(duì)紅土及納米零價(jià)鐵吸附鈾性能的影響.pdf

1、對(duì)鈾污染的土壤進(jìn)行治理時(shí)，首先需要考慮鈾在土壤中的實(shí)際賦存狀態(tài)并選取合適的修復(fù)材料作修復(fù)劑。當(dāng)有可溶性鈣和碳酸鹽類物質(zhì)存在時(shí)，鈾在土壤地下水中的主要賦存或遷移形態(tài)為鈾-碳酸/鈣-鈾-碳酸絡(luò)合物，不同的pH值、碳酸鹽及鈣離子濃度會(huì)影響它們的相對(duì)含量。本論文以納米零價(jià)鐵(NZVI)為修復(fù)材料，利用靜態(tài)實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究手段，分別考察了NZVI在鈾的實(shí)際賦存態(tài)下修復(fù)鈾污染紅土的可行性和效果。采用XPS、XRD、ZETA電位等表征手段，

2、結(jié)合絡(luò)合形態(tài)分析、動(dòng)力學(xué)及等溫模型分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，較為詳細(xì)探討了NZVI和紅土的鈾吸附機(jī)理，為鈾污染土壤的修復(fù)和治理提供技術(shù)和理論參考。
　　采用液相還原法成功制備出粒徑在50-100 nm的零價(jià)鐵顆粒。靜態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，NZVI和紅土對(duì)鈾的吸附容量及分配系數(shù)隨著pH值、總的碳酸及鈣離子濃度增加而減小。紅土吸附鈾含單層和非均勻表面吸附，NZVI則以非均勻表面吸附為主，兩者對(duì)鈾的吸附動(dòng)力學(xué)更符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，表明其主要受化學(xué)作用控

3、制。相同實(shí)驗(yàn)條件下，NZVI吸附容量是紅土的5-10倍，同時(shí)，NZVI具有更良好的穩(wěn)定吸附特性。可利用鈾-碳酸絡(luò)合物總量c(U-CO3)T預(yù)測(cè)紅土吸附鈾容量，c(U-CO3)T與qe呈非線性關(guān)系。
　　動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于鈾的實(shí)際賦存態(tài)，柱中穿透點(diǎn)孔隙體積(PV)大小隨著pH值、總的碳酸和鈣離子濃度增加而減小。動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合Thomas模型和Yoon-Nelson模型，可滲透反應(yīng)墻(PRB)柱具有長期的鈾污染土壤修復(fù)效果。相同

4、實(shí)驗(yàn)條件下，PRB柱穿透點(diǎn)PV值為純土柱的2-3.5倍，以NZVI作PRB的介質(zhì)材料，可達(dá)到良好鈾吸附效果。
　　ZETA電位分析表明，紅土表面吸附鈾絡(luò)合形態(tài)為UO2(CO3)22－、UO2(CO3)34－和UO2CO3(aq)。XPS和XRD證實(shí)了鈾在NZVI表面的吸附和還原過程，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，NZVI表面逐漸形成FeOOH殼層，并與鈾-碳酸絡(luò)合物發(fā)生進(jìn)一步反應(yīng)。含OH的表面位點(diǎn)，在吸附過程中起到關(guān)鍵性作用。
　　基于鈾