针铁矿对含铀废水中U(VI)的固定机理及进展

放射性污染水体中U(VI)的净化一直是研究的热点。针铁矿是自然界中最为稳定的羟基氧化铁,在处理污染水体中的铜、铬、铅、钴、砷和铀等有毒有害重金属离子方面展现出巨大的潜能与优势。本文综述了近些年来针铁矿对含铀废水中U(VI)的固定机理研究进展,包括:1)针铁矿颗粒与铀酰离子发生表面络合作用,形成双齿-共边配位或双齿-共顶点配位复合物;2)U(VI)在针铁矿结构中的晶格嵌入作用,主要是通过Fe(II)诱导水铁矿形态转变过程或Fe(II)与U(VI)共沉淀过程实现。并总结了碳酸盐和磷酸盐对针铁矿固定U(VI)的影响,展望了通过针铁矿来固定含铀水体中U(VI)的研究方向。     

纤维单胞菌和单质铁协同作用处理含铀废水

在电子中介体蒽醌-2-磺酸钠(AQS)存在条件下,探讨了革兰氏阳性兼性厌氧菌(Cellulomonas sp)与单质铁(ZVI)协同作用处理水中U(Ⅵ)的效果和相应机理.实验结果表明:在厌氧环境下,单质铁与纤维单胞菌去除U(Ⅵ)存在明显的协同作用.AQS存在条件下,在24 h内、p H为7、温度为30℃时,ZVI与纤维单胞菌协同作用,U(Ⅵ)去除率为97.6%;在ZVI对照中,U(Ⅵ)去除率仅为11.7%.在无细胞对照组中未观察到U(Ⅵ)减少.Cu2+、Ca2+等离子的共存对U(Ⅵ)去除有明显的抑制作用,与其他离子相比,Mn2+、Cr6+的抑制作用较小.SEM-EDS分析表明,纤维单胞菌去除U(Ⅵ)后表面形态发生了改变,菌体表面形成了较多不规则突起且菌体表面覆盖有铀沉淀物.XPS结果表明:铀与纤维单胞菌相互作用后以U(Ⅳ)和U(Ⅵ)的混合物存在.通过XPS的峰面积计算,纤维单胞菌还原U(Ⅵ)后,U(Ⅳ)和U(Ⅵ)的含量分别为61.9%和38.1%,且溶液中的铀大部分是稳定的UO2.     

针铁矿对U(Ⅵ)的吸附性能研究

利用人工合成的针铁矿(α-FeOOH)作为吸附剂,对针铁矿吸附铀废水中U(VI)的影响因素、吸附动力学和吸附等温线进行了研究。探讨在不同pH值、吸附剂投加量和初始铀的质量浓度条件下针铁矿对U(VI)的吸附特性。研究结果表明:当温度为25 ℃、U(VI)浓度为10 mg/L、pH值为6、投加量为0.6 g/L时,针铁矿对U(VI)的吸附率最高可达98.44%;针铁矿对U(VI)的吸附符合准二级动力学方程,说明针铁矿对U(VI)的吸附主要是化学吸附;Freundlich等温吸附模型能更好地拟合针铁矿对U(VI)的吸附过程,说明针铁矿对U(VI)的吸附属于多层吸附。     

铀在高岭土上的吸附动力学及热力学研究

采用静态法研究了铀(U(Ⅵ))在高岭土上的吸附特性,探讨了pH、离子强度、接触时间、温度、腐殖酸等对U(Ⅵ)在高岭土上吸附的影响.以宏观吸附实验为基础,对高岭土进行X线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征,并讨论了铀(U(Ⅵ))在高岭土上的吸附动力学及热力学行为.结果说明,准二级动力学模型可以用来描述铀在高岭土上的吸附.通过对溶液pH值和离子强度因素的研究,溶液pH值对铀的吸附影响比离子强度对铀的吸附影响更大.在较低pH值下,腐殖酸对吸附有加强的作用;在较高pH值下,腐殖酸对吸附有抑制作用.Freundlich模型可较好地描述高岭土对U(Ⅵ)的吸附过程.高岭土对U(Ⅵ)的吸附为自发且吸热的过程,主要是表面单分子层吸附.     

环境阴离子与胡敏酸对铀在氧化石墨烯上的吸附影响研究

利用批实验方法,研究CO_3~(2-)、HPO_4~(2-)、SO_4~(2-)、Cl~-和腐殖酸(HA)对U(Ⅵ)在氧化石墨烯(GO)上吸附的影响。结果表明U(Ⅵ)在GO上的吸附强烈地受pH值影响。体系中CO_3~(2-)会与U(Ⅵ)离子相互配合生成可溶性配合物,使U(Ⅵ)离子在GO的吸附降低。HPO_4~(2-)会与GO以及铀酰离子络合产生三相配合物,从而对吸附有促进作用。SO_4~(2-)在吸附体系中与U(Ⅵ)离子在GO表面的吸附位点上产生竞争,并在低浓度时与铀酰络合形成可溶性络合物抑制了U(Ⅵ)在GO上的吸附。Cl~-对U(Ⅵ)离子吸附无显著影响。HA对U(Ⅵ)离子在pH<7.0时在GOs上的吸附有促进作用,而在碱性条件下有抑制作用。不同的吸附影响归因于环境离子与U(Ⅵ)的络合,以及与GOs结合能力有关。     

拉萨河铀同位素分布特征与环境指示意义

水体环境中铀及其同位素含量的变动对于区域生态环境的保护具有重要意义。目前,对于处于环境敏感区的拉萨河水体中铀及其同位素的研究鲜有报道。为了解拉萨河流域水体中铀及其同位素的分布特征,利用拉萨河中下游和堆龙曲支流2017年7月采集的16个采样点的水样,采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）Element 2测量得到水样中的铀及同位素(238U、235U和234U)含量并进行分析。结果表明,拉萨河水体中铀浓度显著高于世界河流铀浓度均值,与青藏高原河水中铀浓度相当,略低于黄河干流河水中铀浓度。铀及其同位素与K+有同源性,与Mg2+及SO42-有异源性,而与其它水化学参数无显著相关关系。拉萨河水体中235U和238U具有很好的相关性,未发生显著的同位素分馏现象。拉萨河水体出现较高的(234U/238U)AR值,最主要原因是水体中234U的富集或者流失,在水-岩交换作用的影响下234U在α反冲作用下易于进入水体。羊八井附近采样点具有高铀浓度的特点,反映出其水体环境具有较好的氧化条件。     

腐殖质还原菌去除U(Ⅵ)的试验研究

试验探讨了腐殖质还原菌去除U(Ⅵ)的特性与效果,重点考察了温度、pH、AQS、U(Ⅵ)浓度等因素对腐殖质还原菌去除U(Ⅵ)的影响.试验结果表明,腐殖质还原菌对低浓度U(Ⅵ)有很好的去除效果,其去除U(Ⅵ)的最适温度为30℃左右,最佳pH在6.0左右,AQS的最佳用量约为1.0 mmol/L.红外光谱分析表明,羧基、酰胺基和磷酸基团是腐殖质还原菌除铀过程中占主导地位的官能团.     

粘土岩对铀(Ⅵ)的吸附特征研究

以内蒙古阿拉善粘土岩为研究对象,通过静态吸附实验,探讨接触时间、U(Ⅵ)初始浓度、固液比、pH值、离子类型以及离子浓度等因素对U(Ⅵ)吸附特征的影响.研究结果表明:粘土岩对U(Ⅵ)的吸附速率较快,24h即可达到吸附平衡,最佳吸附固液比为1∶200,最佳吸附初始浓度为160μg·mL-1;随着pH值的增大,粘土岩对U(Ⅵ)的吸附能力不断增强,pH为8时,吸附能力达到最大;溶液中Ca~(2+)、CO_3~(2-)和HCO_3~-对U(Ⅵ)吸附有很强的抑制作用,不利于U(Ⅵ)的吸附,K~+、Na~+、Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)对U(Ⅵ)的吸附影响较弱,U(Ⅵ)在粘土岩表面吸附主要以内层络合作用为主.因此,开展粘土岩对U(Ⅵ)的吸附研究,对我国高放废物的处置工作开展起到了极其关键的作用.     

锌镍铁三元水滑石的制备及其对铀的吸附性能研究

用水热法成功制备了蜂窝状的锌镍铁三元水滑石(ZnNiFe-LDH),并将其用于吸附含铀废水中的铀.考察了溶液pH、吸附剂投加量、铀初始质量浓度等因素对ZnNiFe-LDH吸附U(Ⅵ)的影响,结合吸附前后材料的微观表征,探究了ZnNiFe-LDH对U(Ⅵ)作用机理.实验结果表明:当温度为25℃、pH为5、固液比为0.10...     

鄂尔多斯盆地延长组长7段地层的富铀作用

通过对鄂尔多斯盆地南部延长组凝灰岩及其附近层位的烃源岩岩相学及地球化学研究,阐明了蚀变对铀富集的重要作用。在凝灰岩和烃源岩中的铀都主要来自热液在上升过程中从围岩中捕获的铀和经过淋滤作用而往下迁移的铀。铀的富集过程分两种情况,当有机物含量足够高的时候,发生还原作用,U(Ⅵ)离子被还原成U(Ⅳ),不溶性的U(Ⅳ)得以富集,这就是烃源岩中的铀含量比凝灰岩中高的原因。在有机物不够高,还原环境程度不足以使铀强烈富集的情况下,由于蚀变作用而使含矿溶液发生p H以及Eh等条件的改变是导致铀富集的主要因素,蚀变为铀的富集提供了有利的地球化学环境。     

H2O2对铁负载膨润土吸附铀(VI)影响的试验研究

系统研究了过氧化氢(H2O2)影响铁负载膨润土吸附铀(Ⅵ)的效果与机理.通过改变pH、H2O2浓度、初始U(Ⅵ)浓度,探讨了加入H2O2的条件下铁负载膨润土对U(Ⅵ)的吸附过程,并采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)等对吸附U(Ⅵ)前后的铁负载膨润土进行了表征.试验结果表明,溶液初始pH为3～6时,H2O2能使铁负载膨润土对U(Ⅵ)的吸附率达到98%以上;H2O2浓度对反应平衡时的吸附性能影响不大;随着U(Ⅵ)浓度的增大,H2O2对铁负载膨润土吸附U(Ⅵ)的促进作用也随之增强,U(Ⅵ)浓度为0.64 mmol/L时,吸附量从1.74 mmol/g(铁负载膨润土)增至3.13 mmol/g(H2O2和铁负载膨润土的复合体系).     

雨水作用下铀尾矿中主要污染物的释放特征

以广东某铀矿的堆浸尾矿为研究对象,通过静态和动态淋浸实验,研究了雨水作用下铀尾矿中主要污染物的溶出特征和机制.结果表明,尾矿—水作用过程中有大量H+、铀(U)和硫酸根离子(SO42-)等污染物释放,静态淋浸的浸出液p H变化范围为3.3~3.71,U和SO42-的最大浓度分别为124 mg/L、5.28 g/L;动态淋浸的浸出液p H变化范围为3.34~4.08,U和SO42-的最大浓度分别为438.95 mg/L、7.9 g/L.U和SO42-的释放前期迅速,后期较缓慢.尾矿表面吸附的铀酰络合物的溶解是导致U快速释放的主要原因.     

天然针铁矿与合成针铁矿半导体性能对比

利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、X射线荧光光谱仪、X射线吸收谱与发射谱仪、光电子发射谱仪,首次对天然针铁矿与合成针铁矿样品开展了矿物学和半导体性能的对比研究。测试结果表明,天然针铁矿样品中混有少量石英颗粒,且针铁矿晶体中存在Al替代现象,Al掺杂比例为1. 16wt%～3. 23wt%。天然针铁矿禁带宽度为2. 25 eV,小于合成针铁矿2. 55 eV的带隙宽度。绝对真空能级下,天然针铁矿的价带位置为-5. 06 eV,相对于合成针铁矿有所抬升(-5. 38 eV),推测是由于Al元素替代导致在天然针铁矿价带引入Al-2p轨道成分所致。室内甲基橙降解实验结果表明天然针铁矿光催化降解甲基橙的效率(67. 2%)要高于合成针铁矿(50. 6%),表明天然针铁矿具有更好的光催化活性。天然针铁矿相较于合成材料而言具有储量高、价格低、光响应范围宽广等特点,研究结果可为进一步拓展其在材料领域的应用提供理论基础。     

堆积饱和规律用于铀(Ⅲ,Ⅳ)硼氢化物的结构研究

一、引言自从第一个含有BH_4~-阴离子的金属硼氢化物问世以来,因具有低沸点、高挥发性而引起人们重视。已制得少数铀、镎、钚、钍等硼氢化物。BH_4~-与金属键合方式有单齿、双齿、双齿桥联及叁齿四种形式,如图1所示。具有桥联的硼氢化物形成多聚体。此外,金属尚可与中性配位体如醚、四氢呋喃等配位。单核及简单二聚体的硼氢化物沸点较低,有可能用于扩散法或激光法分离同位素,因此研究铀硼氢化物结构类型有重要意义。本文用堆积模型解释已知并预测未知铀(Ⅲ)(Ⅳ)硼氢化物(包括含中性配位体)的分子结构类型。     

天然水中微量铀的萃取光度测定

杂环偶氮化合物用作铀(Ⅵ)的显色剂已有不少报导,目前最灵敏的是:2-[5-溴-2-吡啶偶氮]-5-二乙基氨基苯酚(简称5-Br-PADAP),但分析矿石和环境样品中微量铀时一般采用预萃取后,在有机相中显色测定,而铀(Ⅵ)5-Br-PADAP铬合物的萃取光度测定尚未见报导。本文试验了醋酸正丁酯萃取铀(Ⅵ)5-Br-PADAP铬合物的条件和干扰情况,用所建立的萃取光度法测定了一些天然水中微量铀。方法测定下限为0.5微克铀/升,精密度好,具有快速简易,所用溶剂无毒等优点。     

新型双极双齿配体的合成及其与铀酰离子相互作用的共振光散射

铀是重要的核燃料,也是发展核电的前提条件之一,而它具有重金属毒性和放射性,可对人类的生存和发展构成潜在的威胁.铀的检测对资源开发、健康维护和环境保护都非常重要.要高效地获得铀资源并防止铀污染,就必须开发高效无毒的铀配位剂.本文利用间苯二甲醛与吡咯发生的反应制备了一种新型的双极双齿配体isophthalaldehyde-tetrapyr-role(IPTP),并研究了其与铀酰离子进行配位作用的共振光散射光谱及机理,初步探讨了其用作铀配位剂开发分离分析新方法的可能性.     

回生淀粉吸附U(Ⅵ)的特性及机理分析

以玉米淀粉(CS)为原材料,采用加热后冷藏溶剂交换法制备回生淀粉(MS)。通过静态吸附实验,考察了初始pH、投加量、铀初始浓度及温度等因素对MS吸附U(Ⅵ)的影响。试验结果表明,pH值6为最佳pH值,在温度25℃条件下,MS对10mg/LU(Ⅵ)溶液去除率可达97.8%。反应过程符合准二级动力学方程与Langmuir热力学方程。FT-IR、SEM和EDS分析结果表明,MS吸附铀前后表面形态发生了改变,MS吸附U(Ⅵ)的机理为表面络合吸附,起主要作用的是表面活性羟基。     

存在表面络合作用情况下地下水中U(Ⅵ)运移耦合模拟

由于地下水系统中,孔隙介质比表面积大,研究核素运移时应该考虑发生在固-液表面上的化学反应.表面络合理论能很好地描述固-液界面上发生的化学反应,解释固-液界面吸附作用.本文研究了存在表面络合吸附作用情况下地下水中核素U(Ⅵ)的运移情况,并以我国南方某尾矿库为例成功实现了对浅层地下水中核素U(Ⅵ)运移的数值模拟.研究表明,在模拟固-液比相对较大的地下水系统中溶质运移规律时,考虑表面络合作用是必要的;在该研究区内表面络合吸附作用与pH值呈非线性关系,当pH为6~7时,孔隙介质表面对U(Ⅵ)吸附量较大,且pH为6时地下水中U(Ⅵ)浓度达到最低.     

钨(Ⅵ)与3,5-二溴-4-偶氮间苯二酚苯基荧光酮显色反应的研究

在混合型非离子表面活性剂TritonX-100和乳化剂OP存在下,研究了3,5-二溴-4-偶氮间苯二酚苯基荧光酮(DBARPF)与钨(Ⅵ)显色反应的光度特征,建立了光度法测定微量钨(Ⅵ)的新方法.在0.32mol/LHCl介质中,DBARPF与钨(Ⅵ)及表面活性剂形成胶束络合物,最大吸收波长位于538nm处,混合型非离子表面活性剂有一定的增敏作用,络合物表观摩尔吸光系数为2.92×105L·mol-1·cm-1,W(Ⅵ)与DBARPF形成稳定的1∶4水溶性络合物.钨(Ⅵ)含量在0～320μg/L范围服从比尔定律,大多数金属离子不影响钨(Ⅵ)的测定,尤其是与钨(Ⅵ)化学性质相似的钼(Ⅵ)的干扰可以有效地消除.该分析方法可用于合金钢中微量钨的测定.     

碘化物-亚甲基蓝-阿拉伯胶-聚乙烯醇体系分光光度法测定痕量铬(Ⅵ)

在磷酸介质中,Cr(Ⅵ)氧化I-离子形成I3-络阴离子,I3-络阴离子进一步与亚甲基蓝形成离子缔合物,在阿拉伯胶-聚乙烯醇存在下,溶液清亮.以试剂空白参比,波峰λmax位于524 nm处,吸光度A与Cr(Ⅵ)的浓度成正比.表观摩尔吸收系数ε=7.41×104L.mol-1.cm-1,Cr(Ⅵ)含量为0~640μg.L-1时服从比尔定律.方法用于环境水样中Cr(Ⅵ)检测,结果令人满意.