合成沸石对模拟核素Cs+的吸附性能研究

为了解模拟核素Cs 与合成沸石(ZF)的作用规律,采用间歇法研究了ZF在不同环境条件下(浓度、温度、pH、介质)对模拟核素Cs 的吸附性能及其吸附平衡时间.结果表明,ZF对相同浓度溶液中的模拟核素Cs 的吸附情况为:在不同温度中,平衡吸附量为155～190mg/g;在不同pH值中,平衡吸附量为165～190mg/g;在不同介质中,平衡吸附量为120～210mg/g;其平衡吸附比的变化规律与平衡吸附量的变化规律相同,只是变化范围比平衡吸附量的变化范围大.在不同浓度溶液中,平衡吸附量在180～380mg/g,其平衡吸附比的变化规律与平衡吸附量的变化规律正好相反,且变化范围也比平衡吸附量的变化范围大.ZF对模拟核素Cs 的吸附平衡时间大约在10～15天.因此,ZF对模拟核素Cs 的吸附性能受环境影响后的变化范围比较小,吸附时间也比较短,能较好地吸附核废物中Cs ,从而大大降低了核废物对环境的影响.     

4A沸石对Sr2+的吸附性能的研究

采用间歇法研究在不同环境条件下（浓度、pH值、介质、温度），4A沸石（简称四）对Sr^2＋的吸附性能影响。结果表明：ZF对Sr^2＋的吸附性能比较好，当Sr^2＋浓度为0．05mol/L时，ZF对Sr^2＋的吸附平衡时间约在14天左右，平衡吸附量为526mg／g。Sr^2＋的浓度对ZF的吸附性能影响比较大，其次是溶液的pH值、介质和溶液的温度。ZF对Sr^2＋的平衡吸附量随Sr^2＋浓度的升高而增大，但平衡吸附率和平衡吸附比随着浓度的增大而降低。pH值增大时ZF对Sr^2＋的吸附性能加强。介质溶液含种类、浓度不同的离子时，相对于去离子水介质，ZF对Sr^2＋吸附性能有程度不同的下降；但腐殖酸的存在可以削弱这种影响。温度升高时，ZF对Sr^2＋吸附性能降低。     

合成沸石对Sr~(2+)的吸附性能及其表征

采用间歇法研究了合成沸石(ZF)在不同环境条件下对Sr2+的吸附性能,并对吸附Sr2+后的ZF用X-衍射(XRD)表征和分析,为评价中低放核废物处置效果提供参考依据。实验表明:ZF对Sr2+的吸附性能比较好,ZF对Sr2+的吸附平衡时间约在5～14 d。Sr2+溶液的浓度对ZF的吸附性能影响比较大,其次是介质、溶液的温度和溶液的pH值。ZF对Sr2+的平衡吸附量随Sr2+溶液浓度的升高而增大,但平衡吸附率和平衡吸附比随着溶液浓度的增大而降低。pH值增大时,ZF对Sr2+的吸附性能也提高。由于介质溶液中离子种类、浓度以及其他成分不同,所以ZF对Sr2+的吸附能力有差异。温度升高时,ZF对Sr2+吸附性能提高。从总体上说,在溶液中Sr2+浓度为0.005 mol/L时,ZF对Sr2+吸附性能受溶液的pH值、介质和溶液的温度影响不大,吸附Sr2+后ZF的晶胞参数是减小的。     

锶和铯在几种地质介质和模拟地下水间的分配系数

本文介绍了温度、pH、固液比和振荡方式等因素对静态法测定~(35)Sr 和~(134)Cs 在几种地质介质和模拟地下水间的分配系数时的影响。实验结果表明,温度在20—30℃、模拟地下水 pH 在5.4—9.3之间对测定分配系数基本没有影响,而固液比则有显著影响;在使用的放射性浓度范围内,这些样品的吸附等温线为直线。文中还给出了不同深度地质介质中~(85)Sr 和~(134)Cs 的分配系数。     

真菌曲霉F77对水中Cs~+的吸附

微生物在环境放射性污染修复中具有广泛的应用前景。从放射性污染土壤中筛选出一株耐辐射真菌曲霉F77,研究了它对水中Cs+的吸附及其影响因素。结果表明:酸对Cs+在曲霉F77上的吸附存在竞争作用,pH=2.0~3.5溶液中的Cs+几乎不被曲霉F77吸附;曲霉F77生长过程中代谢产生大量的酸性物质;Cs+的吸附随着曲霉F77培养时间的增长而增大,在曲霉F77逐渐衰亡时吸附降低;K+质量浓度小于500mg/L时对Cs+在曲霉F77上的吸附没有影响,当K+质量浓度大于500mg/L时Cs+的吸附随K+浓度增大而减少;溶液中Cs+质量浓度为0~500mg/L范围内,曲霉F77对Cs+均有较高的吸附,Cs+质量浓度为500mg/L时,Cs+的吸附量为27.6mg/g。温度影响曲霉F77对Cs+吸附的快慢,不影响最后的吸附量;曲霉F77对Cs+具有较好的吸附性能,表明曲霉F77具有吸附剂的潜质。     

静态批示法研究铯在新疆托克逊粘土上的吸附分配比

采用静态批示法研究了Cs在新疆托克逊粘土上的吸附行为,分析了平衡时间、pH、固液比利粘土粒度对Cs在粘土上吸附性能的影响.结果表明,Cs在粘土上约7天达到吸附平衡,吸附分配系数Rd为487 mL·g-1,Cs的吸附分配比随固液比、粘土粒度、液相铯浓度的增大而减小,随pH增大而增大,计算得Cs在粘土层中迁移速率为0.214 m·a-1.结果表明,粘土对铯的吸附能力较强,粘土是核废物处置的较好的备选回填材料.     

甲醛改性多壁碳纳米管吸附铀的性能研究

对纯化后的多壁碳纳米管（MWCNTs）采用甲醛进行羟甲基化改性,研究了改性后的MWCNTs对铀的吸附性能,考察了介质酸度、温度、超声时间、溶液初始浓度以及改性MWCNTs加入量对铀的吸附量和吸附率的影响。结果表明,改性MWCNTs在水溶液中的分散性良好,在pH为2.0～7.0范围内,改性MWCNTs对铀的吸附量和吸附率随pH增大而升高。铀的吸附量随初始浓度的增大而升高,铀初始浓度为50 μg/mL时,吸附量达46.44 mg/g,对铀的吸附率达90%以上。温度、超声时间和离子强度对其吸附量影响不大。吸附反应符合Langmuir和Freundlich方程,最大理论吸附容量为55.87 mg/g。     

功能化石墨烯吸附模拟反应堆冷却剂中银的研究

设计合成了四氧化三铁/石墨烯/聚乙烯亚胺复合材料（PMRGO）,通过红外光谱、透射电镜、拉曼光谱和XPS等手段表征了PMRGO的化学组成和结构,并研究了该材料在模拟压水堆冷却剂环境下对银离子和银胶体的吸附性能。结果表明,PMRGO在模拟冷却剂条件下对银有良好的吸附性能,对银的吸附在pH=3~8范围内随pH值的升高而增大。随着银初始浓度的增大,PMRGO对银的吸附率逐渐升高。当银初始浓度为5 mg/L时,PMRGO对银离子吸附24 h后基本达到平衡,吸附量可达136 mg/g;对银胶体吸附30 min后基本达到平衡,吸附量可达169 mg/g。吸附等温线符合Langmuir方程,吸附动力学可用准二级动力学方程来描述。     

硅胶吸附处理含高浓度硝酸根的含铀工艺废液

利用硅胶对铀的吸附作用,实现了对同时含高浓度硝酸根及微量铀的放射性废液中铀的回收。利用模拟废液进行静态实验,研究了溶液pH值、铀初始浓度、硝酸盐浓度及硅胶比表面积对吸附效果的影响。结果表明：溶液pH值增大有利于硅胶对铀的吸附;而溶液中铀初始浓度的升高会使铀在硅胶上的吸附效率降低;pH值为8.1时的吸附过程符合Freundlich等温吸附模型;硝酸根在硅胶上不吸附,且对铀的吸附几乎无影响;具有较大比表面积的硅胶有利于铀的吸附。利用实际工艺废液进行的动态柱实验结果表明,当pH值为8.1时,硅胶对铀的吸附容量可达22.3 mg/g。吸附在硅胶上的铀可被1 mol/L的硝酸溶液淋洗下来,解吸效率达近100%。     

氨基膦酸改性硅胶吸附分离铂和钯

采用化学接枝法合成了氨基膦酸改性硅胶吸附剂,考察了其对溶液中铂（Pt）和钯（Pd）的吸附分离性能,测试了溶液pH值、吸附时间、初始金属离子浓度、离子强度和固液比对吸附的影响,并考察了改性硅胶吸附剂的重复使用性能。改性硅胶吸附剂对Pt和Pd的吸附主要受溶液pH值影响,而离子强度和固液比对吸附的影响不大。吸附过程符合准二级吸附动力学模型和Langmuir等温吸附方程。改性硅胶吸附剂180 min时,pH=2时对Pt的平衡吸附容量为18.5 mg/g,pH=6时对Pd的平衡吸附容量为29.9 mg/g,利用改性硅胶吸附剂不同pH值条件下的吸附行为差异可分离回收溶液中的Pt和Pd。用5 mL 0.1 mol/L HNO₃为基质的6%硫脲溶液可实现Pt和Pd的解吸,解吸率分别为99.3%和99.2%。所合成的氨基膦酸硅胶吸附材料可回收重复使用。     

掺合料对含氟放射性废液MKPC凝胶材料固化体性能的影响

以KH2PO4、重烧MgO和硼砂按一定比例制备磷酸钾镁（MKPC）凝胶材料固化模拟含氟放射性废液,研究掺合料（石英砂、沸石、硅灰、粉煤灰）对固化体性能的影响。结果显示,掺合料不改变固化体的终凝时间,但影响其孔隙率,掺入粉煤灰后孔隙率降低,掺入硅灰则相反。固化体空气养护28 d后,抗压强度大于55 MPa,抗压强度的损失与孔隙率呈正比。所制备的固化体具有良好的抗浸出性能,浸出实验42 d后,模拟核素Sr2+、Cs+、Co2+的浸出率和Cs+的42 d累积浸出率低于GB 14569.1-2011的限值,F-平均浸出浓度低于GB 5085.3-2007的限值。     

矿物材料对Sr2+、Cs+的竞争吸附性能与表征

采用间歇法研究了相同摩尔浓度Sr²⁺、Cs⁺溶液中,矿物材料对核素Sr²⁺、Cs⁺的竞争吸附性能,用XRD对吸附Cs⁺、Sr²⁺后的矿物材料进行了表征和分析。实验表明：NF、ZF、CA对Cs⁺、Sr²⁺的平衡吸附时间分别约为7、3和14d。ZF对Cs⁺、Sr²⁺的平衡吸附量最大,其次是NF,最后是CA。NF对Cs⁺的吸附具有明显的选择性,CA的选择性较差,ZF最差。ZF对Sr²⁺的去除率基本达100%,对Cs⁺的去除率达72%;NF对Cs⁺的去除率达66%,而对Sr²⁺的去除率仅为15%;CA对Sr²⁺的去除率达29%,而对Cs⁺的去除率仅为16%。矿物材料吸附Sr²⁺、Cs⁺后晶胞体积均变小,晶胞参数c亦变小,其它晶胞参数a、b、β变化不规则。     

H2O2对Pu(Ⅴ)的还原动力学研究

在0.1 mol/L NaClO4溶液中研究了Pu(Ⅴ)与H2O2反应的动力学。测定了Pu(Ⅴ)与H2O2的反应速率。探讨了温度以及Fe2+，SO2-4，HCO-3，F-等无机离子的存在对反应的影响。实验结果表明，反应对Pu(Ⅴ)与H2O2呈一级，对溶液中H+呈-1级；速率方程可表示为： -dc(Pu(Ⅴ))/dt=(3.93±1.93)×10-9c(Pu(Ⅴ))c(H2O2)/c(H+)。 随着温度升高，反应速率明显加快，根据Arrhenius规律，计算出了反应的活化能为Ea=84 kJ/mol。地下水中Fe2+，SO2-4，HCO-3，F-等离子的存在，有利于Pu(Ⅴ)的还原。     

含生物素的双功能螯合剂合成及[99Tcm(CO)3(H2O)3]+标记

设计合成了一种新的用于生物素偶联的双功能螯合剂N-α-(2-皮考基)-N-ε-D-生物素基-L- 赖氨酸甲酯( PLB )，并完成其Re(CO)3 PLB配合物的合成及化学结构的表征。[99Tc m(CO)3(H2O)3]+ 的标记条件研究表明，PLB配体浓度在10μmol/L以上，pH在正常生理值7.4左右，于95℃加热30min，标记物的放化纯度大于95％，比活度达37～55.5TBq/mmol。     

硅材料和二极管的单粒子位移损伤的多尺度模拟研究

基于二体碰撞近似理论（BCA）,应用分子动力学（MD）和动力学蒙特卡罗（KMC）方法相结合的多尺度模拟方法,研究了单粒子位移损伤（SPDD）缺陷及电流的演化过程。研究结果表明,SPDD事件中引起的缺陷在106 s内分为3个阶段：阶段Ⅰ(1×10-11 s≤t<2×10-3 s)以点缺陷成团为主;阶段Ⅱ(2×10-3 s ≤t<2×102 s)中以缺陷团内部的间隙原子和空位复合反应为主;阶段Ⅲ(t≥2×102 s)中以小缺陷团发射间隙原子和空位为主。提出一种计算粒子在硅二极管中引起的SPDD电流的方法,推导了多种缺陷存在时引起的二极管反向电流增加的计算公式。基于KMC模拟的位移损伤缺陷演化结果,计算了光电二极管的SPDD电流密度及归一化退火因子。结果表明,KMC模拟计算的退火因子与文献实验测量结果相一致,建立的多尺度模拟方法可预估硅器件的SPDD电流。     

放射性核素~（137）Cs在石湖峪和阳坊花岗岩上的吸附与迁移特性的研究

用间歇法测定了１３７Ｃｓ在石湖峪和阳坊花岗岩上的吸附比和吸附平衡时间，研究了岩石颗粒度、固液比、水相ｐＨ值和核素载体浓度对吸附比的影响，测定了吸附等温线．用柱实验法研究了１３７Ｃｓ在石湖峪和阳坊碎石柱上的迁移行为，测定了阻滞因数和柱分配系数．结果表明：北京石湖峪和阳坊花岗岩对１３７Ｃｓ的吸附能力较差．     

交联海藻酸-亚铁氰化镍钾复合离子吸附剂的制备及其对Cs~+吸附性能研究

通过自制装置制备了交联海藻酸-亚铁氰化镍钾复合离子吸附剂(ALG-KNi FC),用扫描电镜、傅里叶红外光谱、EDS能谱等对吸附剂进行了表征。通过静态吸附实验,研究了吸附时间、pH值、Cs~+初始浓度、共存离子等因素对吸附效果的影响。结果表明,吸附过程在3 h左右达到平衡,吸附剂的饱和吸附容量为190 mg/g,ALG-KNiFC对Cs~+的吸附能力在强酸性和强碱性环境下有所降低;含高浓度的共存金属离子溶液中,NH_4~+对吸附的抑制效果最明显,使ALG-KNiFC对Cs~+的去除率降低了20%左右,其他离子对去除率的影响均控制在10%以内。吸附热力学等模型对吸附机理的分析表明,AlG-KNiFC对Cs~+的吸附属于单分子层化学吸附,吸附速率同时受膜扩散速率和颗粒内扩散速率的控制。     

钨掺杂的提铯离子筛的制备及离子交换性能研究

以ZrOCl₂、Na₂MoO₄、Na₂WO₄、K₄P₂O₇为原料,通过沉淀反应、Cs⁺嵌入、固位、抽出等一系列程序合成了用于提取铯的钨掺杂离子筛(W-Cs-IS),研究了W的掺杂比例对离子筛Cs⁺交换性能的影响。用X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）及能谱分析（EDS）、氮气吸附-解吸等手段表征了产物的微观结构,并测试了其耐酸性。结果表明：掺杂的W部分存在于产物表面,Mo包藏于内部;离子筛由不规则颗粒及膜状部分组成,具有微孔结构,微孔尺寸约为20 nm;在HCl和HNO₃中均显示出良好的耐酸性。W掺杂有利于提高离子筛的交换性能。随着掺杂比例的增加,离子交换容量先提高后基本不变,在中性（pH=6.98）和酸性（pH=1.05）条件下分别可达到1.66 mmol/g和1.47 mmol/g。W-Cs-IS对模拟高放废液中的Cs⁺和Sr²⁺具有较高的选择性,可同时将Cs⁺和Sr²⁺从高放废液中提取出,对模拟高放废液中Cs⁺的提取率可达到88.2%。     

硅胶对锆钚(Ⅳ)吸附的研究

为了去除乏燃料溶解液和高放废液中的Zr,研究了酸性条件下硅胶对Zr的静态吸附和对Zr,Pu的动态吸附。研究结果表明,在25℃和1mol/L HNO3时,硅胶对Zr的静态吸附容量约为0225mmol/g,随着料液酸度的降低、硅胶粒度的减小、Zr浓度及固液比的升高,硅胶吸附Zr的能力增大;在4mol/L HNO3溶液中,硅胶吸附Zr而几乎不吸附Pu(Ⅳ),因此可用硅胶吸附法使Zr与Pu(Ⅳ)分离。用2个柱体积的02mol/L H2C2O4可将吸附在硅胶上的Zr解吸下来,洗脱率可达992%。硅胶再次吸附Zr时,吸附性能曲线和吸附容量均无明显变化,硅胶可重复使用。