强碱性阴离子交换树脂用于90YCl3溶液金属杂质的纯化

从⁹⁰Sr/⁹⁰Y放射性衰变平衡体系中分离获得的90Y溶液具有无载体、金属杂质含量高等特点,需要进一步纯化才能应用于⁹⁰Y放射性药物的制备。本工作研究了AE4强碱性阴离子交换树脂在盐酸溶液中对Y³⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Zn²⁺、Mg²⁺的吸附性能。结果表明：AE4树脂在盐酸溶液中不吸附Al³⁺、Zn²⁺、Mg²⁺;在3 mol/L以上的盐酸溶液中对Fe³⁺吸附性能较好;在7 mol/L以上的盐酸溶液中对Y³⁺的吸附性能较好。含有Y³⁺、Al³⁺、Zn²⁺、Mg²⁺等元素的混合溶液在3 mol/L HCl溶液通过AE4树脂柱后,Fe³⁺基本被全部吸附在树脂柱上;吸附余液调节盐酸浓度至7 mol/L,通过另一根AE4树脂柱,Y³⁺基本被吸附在树脂柱上。最后用0.01 mol/L HCl洗脱吸附在树脂柱上的Y³⁺,得到纯化后的YCl₃溶液。稳定核素和90Y示踪的研究结果表明,采用AE4树脂纯化⁹⁰YCl₃溶液的工艺可行,AE4树脂可用于90YCl3溶液中Fe、Al、Zn、Mg等主要杂质金属元素的去除。     

盐酸溶液中Fe3+的水解聚合边界条件

为了模拟Pu⁴⁺水解聚合行为，采用动态光散射法研究了盐酸溶液中Fe³⁺水解聚合边界条件，并采用热力学软件HSC Chemistry 6.0模拟计算了水解聚合过程中一些热力学函数值的变化。结果表明：在Fe³⁺发生水解聚合反应时，溶液中的c₀(H⁺)、c(Fe³⁺)和温度之间存在一定的关联性，提高Fe³⁺浓度和升高温度会促进Fe³⁺水解聚合反应；聚合胶体粒径随着Fe³⁺浓度和温度升高而分布越广，且测得中值粒径在100~1 000 nm。     

盐酸溶液中Fe3+的水解聚合边界条件

为了模拟Pu⁴⁺水解聚合行为，采用动态光散射法研究了盐酸溶液中Fe³⁺水解聚合边界条件，并采用热力学软件HSC Chemistry 6.0模拟计算了水解聚合过程中一些热力学函数值的变化。结果表明：在Fe³⁺发生水解聚合反应时，溶液中的c₀(H⁺)、c(Fe³⁺)和温度之间存在一定的关联性，提高Fe³⁺浓度和升高温度会促进Fe³⁺水解聚合反应；聚合胶体粒径随着Fe³⁺浓度和温度升高而分布越广，且测得中值粒径在100~1 000 nm。     

热-水-力-化学耦合作用下Ca0.86Nd0.14Ti0.86Al0.14SiO5固溶体的化学稳定性

以CaCO₃、Nd₂O₃、TiO₂、SiO₂、Al₂O₃为原料,用固相法制备掺钕榍石固溶体（Ca_0.86Nd_0.14Ti_0.86Al_0.14SiO₅）。采用PCT法进行浸泡实验,借助X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）等分析手段,研究掺钕榍石固溶体在热 水 力 化学（THMC）耦合作用下的化学稳定性。结果表明,在pH值为5～9、温度150～200 ℃、压强0.476～1.554 MPa的耦合作用下,Ca_0.86Nd_0.14Ti_0.86Al_0.14SiO₅固溶体具有良好的化学稳定性;pH值、温度（压力）对Ca_0.86Nd_0.14Ti_0.86Al_0.14SiO₅固溶体中Si⁴⁺、Al³⁺、Nd³⁺的归一化浸出率无明显影响;Ca²⁺在200 ℃（1 554 MPa）时的抗浸出性能较150 ℃时的好;在浸泡初期（1～21 d）Ca²⁺在pH值为9时的抗浸出性能优于pH值为5和7时的,浸泡后期（28、42 d）3种溶液中固溶体的Ca²⁺抗浸出性能趋于一致;Ti⁴⁺在pH值为9时的抗浸出性能较pH值为5和7时的好。     

二硫代氨基甲酸盐树脂的合成及其对废水中Fe3+、Co2+、Mn2+的吸附性能研究

以D309树脂为原料,采用甲醇 水溶液法合成二硫代氨基甲酸盐（DTCR）树脂,利用红外光谱和扫描电镜对其结构进行了表征,测试了合成树脂对废水中Fe³⁺、Co²⁺、Mn²⁺的吸附性能,并通过等温吸附实验和动力学实验考察了合成树脂对金属离子的吸附去除能力随接触时间的变化情况和吸附机理。研究表明,该树脂对Fe³⁺、Co²⁺、Mn²⁺的吸附符合Langmuir等温线,在25 ℃下最大吸附量可分别达25.07、20.58、41.87 mg/g,吸附速率较快,吸附4 h均可达到吸附平衡;在二元金属离子混合体系中,树脂对3种金属离子的吸附关系遵守Mn²⁺＞Co²⁺＞Fe³⁺的基本关系;Ca²⁺、Mg²⁺干扰离子存在情况下,树脂对Co²⁺的去除率基本不变,维持在97%左右,树脂对Fe³⁺的去除率得到提高,由50%上升到98%,而树脂对Mn²⁺的去除率反而下降,由92%下降到80%。     

磷钼酸铵/聚丙烯酸复合凝胶吸附剂的合成及对铯的分离

以丙烯酸为基底合成了磷钼酸铵/聚丙烯酸复合吸附剂(AMP-PA)。采用红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）等方法对AMP-PA进行表征。研究了振荡时间、酸度、Cs⁺ 浓度对铯吸附的影响,及多种离子存在下吸附剂对铯离子的选择性吸附。静态实验结果表明：AMP-PA吸附铯大约5 h达到平衡;HNO₃浓度在0~3.0 mol/L范围内对铯的吸附量影响不大,吸附过程符合Langmuir方程,计算得到的最大吸附量达到4.7 mg/g;采用3.0 mol/L NH₄Cl+1.0 mol/L HNO₃解吸,解吸率大约为70%;多种离子存在下对铯离子具有选择性吸附。动态柱实验发现,AMP-PA对铯的吸附量为4.32 mg/g,解吸率约为50.4%。在高浓度杂质离子Na⁺、K⁺、Sr²⁺、Co²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Ca²⁺存在下,AMP-PA柱可以选择性分离铯,在铯的淋洗液中Co²⁺低于检测限,含量最高的Fe³⁺分离因子为3,浓度比起始浓度降低四个数量级。     

磷钼酸铵/聚丙烯酸复合凝胶吸附剂的 合成及对铯的分离

以丙烯酸为基底合成了磷钼酸铵/聚丙烯酸复合吸附剂(AMP-PA)。采用红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）等方法对AMP-PA进行表征。研究了振荡时间、酸度、Cs⁺ 浓度对铯吸附的影响,及多种离子存在下吸附剂对铯离子的选择性吸附。静态实验结果表明：AMP-PA吸附铯大约5 h达到平衡;HNO₃浓度在0~3.0 mol/L范围内对铯的吸附量影响不大,吸附过程符合Langmuir方程,计算得到的最大吸附量达到4.7 mg/g;采用3.0 mol/L NH₄Cl+1.0 mol/L HNO₃解吸,解吸率大约为70%;多种离子存在下对铯离子具有选择性吸附。动态柱实验发现,AMP-PA对铯的吸附量为4.32 mg/g,解吸率约为50.4%。在高浓度杂质离子Na⁺、K⁺、Sr²⁺、Co²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Ca²⁺存在下,AMP-PA柱可以选择性分离铯,在铯的淋洗液中Co²⁺低于检测限,含量最高的Fe³⁺分离因子为3,浓度比起始浓度降低四个数量级。     

水合二氧化锰对Co2+的吸附行为研究

以KMnO₄为原料合成了水合二氧化锰（HMO）,采用XRD、BET、TG-DTA和FT-IR对HMO进行了表征。在此基础上,研究了各实验条件对HMO吸附Co²⁺的影响,并将其用于含⁶⁰Co废水的实际处理研究。结果表明：HMO对溶液中的Co²⁺具有良好吸附能力,在pH=7、T=298 K条件下,其最大吸附量达132.98 mg/g;溶液pH值能显著影响Co²⁺在HMO上的吸附,在实验pH值范围内,吸附量随pH值增大而增加;在钴初始浓度相同的条件下,吸附量随温度升高而增加;Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺等离子的存在对HMO吸附Co²⁺具有一定影响。HMO对Co²⁺的吸附过程符合准二级动力学模型（R²＞0.99）,推测吸附过程中可能存在一定的化学吸附;吸附热力学行为可用Langmuir等温吸附方程进行描述（R²＞0.99）,表明Co²⁺在HMO上为单分子层吸附;由吸附热力学数据ΔH=46.96 kJ/mol、ΔG=-26.09 kJ/mol可知,此吸附行为是自发进行的吸热反应。另外,在实际处理含⁶⁰Co废水的动态柱实验中,HMO对初始放射性浓度为2.78×10⁵ Bq/L的⁶⁰Co废液的去除率可达56.90%。     

H2C2O4对TODGA萃取Nd3+的影响

以N,N,N′,N′-四辛基-3-氧戊二酰胺(TODGA)为代表的酰胺荚醚类萃取剂可以有效萃取高放废液中的An(Ⅲ)和Ln(Ⅲ),为防止Zr⁴⁺、Pd²⁺等裂片元素萃入有机相,通常需要加入H₂C₂O₄作为水相络合剂,目前,H₂C₂O₄对TODGA萃取Ln(Ⅲ)的影响尚未报道。本工作研究了HNO₃、H₂C₂O₄浓度对TODGA或TODGA+TBP体系萃取Nd³⁺的影响,同时测定了有机相中的H₂C₂O₄浓度,并用紫外-可见吸收光谱分析了有机相中的H₂C₂O₄与有机相中Nd³⁺的配位情况。研究结果表明：HNO₃浓度在1.0~3.0 mol/L的范围内,Nd³⁺的分配比D(Nd³⁺)随HNO₃浓度的增加而增加;H₂C₂O₄浓度在0.1~0.5 mol/L的范围内,D(Nd³⁺)随H₂C₂O₄浓度的增加而增加。HNO₃浓度在1.0~3.0 mol/L的范围内,萃入有机相中H₂C₂O₄浓度随HNO₃浓度的增加而减小,且存在于有机相中的H₂C₂O₄并未与有机相Nd³⁺配位。     

模拟放射性含氟废液水泥固化配方的研究

本文以沸石、硅灰、石英砂为添加剂,按照质量比m（沸石）∶m(硅灰)∶m（石英砂）∶m（水泥）=1∶1∶3∶10配方对模拟放射性含氟废液进行水泥固化。由配方得到的水泥浆流动度和初、终凝时间满足桶内固化要求。测定了水泥固化体28 d的抗压强度、抗浸泡性和抗冻融性实验后的强度损失,进行了抗冲击性能测试和模拟核素浸出实验。结果表明,该配方可有效地固化模拟放射性含氟废液,固化体28 d抗压强度、各项实验强度损失和模拟核素浸出率均满足GB 14569.1-2011的要求。水泥固化体的F^-浸出率很低,XRD显示F^-以CaF₂形式存在。废液中F^-质量分数控制在1%较为合适,此时水泥固化体终凝时间为14 h,F^-的42 d浸出率为2.54×10^-3 cm/d。     

丝状真菌F54的分离鉴定及其对铯的吸附特性

从新疆放射性污染土壤样本中,采用微生物分离方法,结合压力试验及吸附实验,获得一株对放射性核素污染具有修复能力的土著丝状真菌F54。通过形态学、分子生物学鉴定及Biolog碳源利用实验,F54为镰刀霉菌属真菌,与Fusarium oxysporum strain ATCC MYA-3931同源性最高。最适宜生长条件是:马铃薯葡萄糖培养基,30℃,pH=7.0。菌株F54吸附Cs+的最佳条件是:pH=7.0,30℃,伴随生长进行吸附约3~4d,吸附率最高能达到约84%,常见金属阳离子K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Al~(3+)、Fe~(3+)对其吸附均有一定的抑制作用。菌株F54能够耐受10kGy的钴源照射,对重金属离子Ni~(2+)、Cr~(3+)、Zn~(2+)、Co~(2+)、Pb~(2+)、Hg~(2+)均有较高耐受性,对放射性137 Cs的吸附率为62%。菌株F54在有较高的重金属离子混合污染的放射性环境中具有一定的修复应用潜能。     

三价镧锕离子与三种18-冠-6配体的络合行为

冠醚是一类重要的主体化合物,在超分子识别、金属离子分离等领域有重要应用。冠醚环上取代基的种类和数量会影响冠醚结构,进而影响其与金属离子的络合能力。利用紫外光谱、微量热等手段,研究了三价镧系离子与结构渐变的三种18-冠-6化合物在乙腈中的络合行为,考察了冠醚环上苯基取代基对络合反应的影响。研究结果表明：Nd³⁺与三种冠醚均形成1∶1配合物,络合反应吸热,反应由熵驱动;冠醚环上的苯基取代基使得冠醚与Nd³⁺的络合能力减弱。并基于密度泛函理论优化了Nd³⁺及Am³⁺与三种冠醚化合物形成的配合物结构,计算了其生成吉布斯自由能,结果表明,Nd³⁺比Am³⁺与含氧供体冠醚的络合能力略强,这可能主要源自两种离子间的微小尺寸差别,使得Nd³⁺与冠醚产生更好的尺寸匹配效应。     

共存离子对时间分辨荧光法测定痕量铀的影响

时间分辨荧光法分析痕量铀具有灵敏度高、操作简便等优点,但是受共存离子的影响很大,准确度评价较低,分析结果误差过大。本工作研究了时间分辨荧光法测定焦磷酸体系中UO2+2时几种干扰离子如H+、Fe3+、NO-3等的影响,为痕量铀样品预处理方法的确定提供重要依据。结果表明:H+对UO2+2的荧光猝灭主要表现为荧光物质的破坏;NO-3对铀络合物荧光体系的影响表现为对激发光的吸收;Fe3+的影响表现为对激发光和荧光的吸收。对于质量浓度为2μg/L的铀溶液,当c(H+)=0.037 5mol/L时,UO2+2的荧光强度下降了44.4%;当ρ(Fe3+)=20mg/L时,UO2+2的荧光强度基本猝灭完全。     

探索碱金属阳离子在钍基硫酸盐配合物自组装过程中的作用

配体通常会直接影响钍配合物的自组装模型,但是碱金属阳离子在其自组装过程中的潜在作用还有待进一步研究。本工作中,通过添加不同碱金属阳离子,可以获得一系列四价钍的硫酸盐结构配合物,说明了碱金属阳离子对于整个拓扑结构以及四价钍水解聚合方式的影响。四价钍硫酸盐的结构分析表明,引入K⁺、Cs⁺可以改变晶体骨架的维度,形成一维链状、二维层状或三维框架的钍硫酸盐结构,较大的Cs⁺可促进二维层状低聚物的形成,同时形成了罕见的［Th₃(μ₃-O)］¹⁰⁺三聚体中心。过去认为抗衡离子在配合物形成过程中扮演无关紧要的角色,而这一工作表明碱金属抗衡离子影响了结构的整体堆积方式。