Eu(Ⅲ)在膨潤土和蒙脫石上的吸附作用.pdf

1、膨潤土已被包括中國在內(nèi)的很多國家選為高放廢物地質(zhì)處置庫的緩沖/回填材料。因此，關(guān)鍵核素與膨潤土及其主要組分蒙脫石的相互作用對于處置庫的設計及安全評價至關(guān)重要。本文選用合成蒙脫石和金川膨潤土，旨在：(1)采集廣泛實驗條件下，Eu(Ⅲ)在Na基、Ca基和K基金川膨潤土上的吸附實驗數(shù)據(jù)；(2)構(gòu)建表面配位模型，定量描述所得吸附實驗數(shù)據(jù)；(3)對比壓實和分散狀態(tài)下合成Ca基蒙脫石對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，詳細表征了除去碳酸鹽并轉(zhuǎn)型后的Na基金川膨潤土。結(jié)果表明：純化后的金川膨潤土可以看作蒙脫石(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)式計算出的陽離子

3、交換容量(CEC)為694meq/kg，這意味著金川膨潤土的理論CEC為611meq/kg，與采用Ni-en(ethylenediamine)提取法測得的結(jié)果623±12meq/kg一致。在25℃和3個離子強度(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有交點，Na基金川膨潤土的零電荷點(PZC)隨著離子強度的減小而增大；通過考慮一種層間位點和兩個邊位點用雙電層理論成功定量解釋了

4、滴定實驗結(jié)果。 采用批式法研究了液相pH、Eu(Ⅲ)濃度、離子強度、CO2分壓等因素對Eu(Ⅲ)在Na基、K基和Ca基金川膨潤土上吸附作用的影響。實驗結(jié)果表明：Eu(Ⅲ)在金川膨潤土上的吸附作用受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)隨離子強度的增大顯著減小，而在pH6～9范圍內(nèi)，離子強度對Kd的影響較??；解吸實驗結(jié)果表明Eu(Ⅲ)在Na基膨潤土上的吸附是可逆的；當Pco2=

5、10-3.58 atm時，在低pH范圍(pH<7)，Eu(Ⅲ)的Kd值與Pco2=0atm時近似相等，但在高pH范圍內(nèi)(pH>8)，Eu(Ⅲ)的Kd值隨pH值增大迅速減??；相同條件下不同可交換陽離子的金川膨潤土對Eu(Ⅲ)吸附作用的強弱次序為：Na基>K型>Ca基。采用表面配位模型合理解釋了離子強度為0.1mol/L NaCl時Eu(Ⅲ)在Na基金川膨潤土上的吸附實驗數(shù)據(jù)。 用毛細管批式實驗分別研究了Eu濃度、pH值等因素對Eu