Pu在粘土岩和膨润土中的胶体行为研究

钚论文 胶体论文 吸附行为论文
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钚本身为一种战略物资,是核武器重要的核装料,具有较强的放射性和毒性。为了获取关于钚这一放射性核素的胶体行为以及迁移机理等,本文从高庙子膨润土和内蒙阿拉善粘土岩胶体研究出发,以探究这两种天然矿物胶体在地下水中对放射性核素钚的吸附行为为目的,主要采用多种表征手段和静态吸附方法研究两种胶体对钚的吸附特征和规律,同时用铝皂石和水辉石这两种人造矿物胶体辅助对比研究,其结果如下:(1)在胶体表征方面:四种矿物在水相环境中均能形成较为稳定、分散性良好的胶体。在成分分析方面:高庙子膨润土的主要成分是蒙脱石、石英和高岭石,而胶体的主要成分为蒙脱石和高岭石,内蒙阿拉善粘土岩的主要成分是伊利石、方解石和绿泥石,而胶体的主要成分为伊利石和绿泥石,并含有微量的方解石;在结构和性质分析方面:四种矿物胶体的红外图谱基本和它们的X射线衍射结果相符。(2)四种矿物胶体吸附Pu的分配系数Kd值随着钚初始浓度的增大开始先增大,除了水辉石由于很大的比表面积,Kd值一直上升之外,其它三种矿物胶体在3×10-9g/m L-4×10-9g/m L处达到峰值后便开始降低,在此条件下胶体吸附能力阿拉善粘土岩>>水辉石>高庙子膨润土≈铝皂石。(3)在酸性环境中,四种矿物胶体的分配系数Kd值均很低。随着pH的上升,四种矿物胶体的Kd值不断上升,在强碱性环境又开始下降。其中天然矿物胶体最适环境为中性,人造矿物胶体最适环境约为弱碱性。从pH影响结果推测出天然矿物胶体吸附钚的机理是胶体表面的羟基和钚与钚的水解产物络合。(4)离子影响实验中,Fe3+和CO2-3会减弱胶体对钚的吸附量,其中Fe3+的机理是和Pu4+的竞争作用和水解产生的酸性环境,此外Fe3+在浓度变高时会使Kd值变大,其原因可能是形成了Fe(OH)3胶体,因而Kd值的上升是由于Fe(OH)3胶体吸附钚而不是矿物胶体;CO2-3则通过络合Pu4+使Kd值急剧下降;Ca2+会使天然矿物胶体的稳定性、水合能力、膨胀性等性质增强,从而使胶体的表面基团活性增强和比表面积增大,从而使它们的吸附能力增强,此外,腐殖酸的存在会使四种矿物胶体的Kd值变大。
摘要第4-6页
Abstract第6-7页
1 绪论第10-23页
    1.1 钚的化学行为第10-16页
        1.1.1 钚的基本特点第10-12页
        1.1.2 钚在水溶液中的化学行为第12-16页
    1.2 国内外研究现状第16-21页
        1.2.1 国外研究现状第16-18页
        1.2.2 国内研究现状第18-21页
    1.3 选题目的和意义第21页
    1.4 研究思路和内容第21-23页
        1.4.1 研究思路第21-22页
        1.4.2 研究内容第22-23页
2 矿物胶体的制备和分析第23-38页
    2.1 实验试剂与仪器第23页
    2.2 实验方法第23-24页
    2.3 结果与讨论第24-36页
        2.3.1 矿物胶体分散系的制备与参数表征第24-25页
        2.3.2 矿物的X射线荧光光谱分析第25-27页
        2.3.3 矿物及其胶体的X射线衍射分析第27-31页
        2.3.4 矿物胶体的红外光谱分析第31-35页
        2.3.5 矿物胶体的结构分析第35-36页
    2.4 本章小结第36-38页
3 初始浓度及p H影响研究第38-48页
    3.1 实验原理和方法第38-41页
        3.1.1 实验原理第38-39页
        3.1.2 实验方法第39页
        3.1.3 实验仪器与试剂第39-40页
        3.1.4 实验设计第40页
        3.1.5 计算方法第40-41页
    3.2 结果与讨论第41-46页
        3.2.1 钚的初始浓度影响研究第41-43页
        3.2.2 pH值影响研究第43-46页
    3.3 本章小结第46-48页
4 不同离子浓度及腐殖酸影响研究第48-57页
    4.1 实验设计与方法第48页
    4.2 结果与讨论第48-56页
        4.2.1 Fe~(3+)离子影响研究第48-50页
        4.2.2 Ca~(2+)离子影响研究第50-52页
        4.2.3 CO_3~(2-)离子影响研究第52-54页
        4.2.4 腐殖酸影响研究第54-56页
    4.3 本章小结第56-57页
结论第57-59页
致谢第59-60页
参考文献第60-66页
攻读学位期间发表学术论文及研究成果第66页
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论文编号ABS3525342,这篇论文共66页
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