Cs(I)和U(VI)吸附材料的设计、性能与机理研究.pdfVIP

Cs(I)U(VI)

StudyonDesign,PerformanceandMechanismof

Cs(I)andU(VI)SorptionMaterials

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烟台大学硕士学位论文

铀是核电站发电过程中使用的主要燃料，化工、采矿、核能发电的过程中会产生

含铀的污染废水，对生态环境和人类健康造成潜在威胁。铀还是核废液中最常见的核

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素，在核废液后处理过程中会产生含Cs等放射性核素的废水。对于铀和铯的去除，

是目前核废液处理研究的重难点。天然粘土矿物由于其化学性能稳定、高比表面积、

廉价、高效吸附等特性，已广泛应用于乏燃料后处理和高放废物处置领域。研究发现

离子交换和配位作用对于放射性核素铀和铯的吸附具有重要作用。阳离子交换容量

（CationExchangeCapacity,CEC）是评价粘土矿物离子交换能力的重要依据。吸附

材料的配位作用主要是通过材料表面官能团与目标污染离子的配位螯合作用，达到

高效富集作用。

针对放射性废液中目标核素的特点，选择和构筑具有高选择性的富集材料，实现

对复杂体系中低浓度放射性核素的高效快速去除，具有重要的科学意义。然而，目前

的研究多着重于高效富集材料的构建及其富集效果的测评。本论文则将从富集的机

CECCs(I)U(VI)

理角度进行探索研究，对比阳离子交换容量（）和官能团种类对和吸

附的影响，进而评价阳离子交换和官能团配位这两种吸附机理对Cs(I)和U(VI)吸附

的重要性，揭示哪一种吸附机理占主导，帮助指导高选择性型吸附材料的设计和构

筑，优化放射性核素的吸附，进而治理放射性核素的污染。

本论文通过对比5种具有不同CEC的粘土材料（钠基蒙脱土（Na-

montmorillonitemontmorilloniterectoritebentonite

）、蒙脱土（）、累托石（）、皂土（）

和伊利石（illite））和吸附材料表面的两种不同官能团（-NH和-OH），系统性的

2

研

究离子交换和官能团配位这两种机理对Cs(I)和U(VI)吸附的重要性。根据以上研究

I

摘要

结论，针对不同的目标污染核素，进一步设计出了一系列吸附性能更高的材料。同时，

考虑到材料的实际应用，材料的毒性也进行了详细的分析。主要研究结果如下：

（1）通过氯化铵-50%乙醇法对选取的5种粘土材料的CEC进行了测定，这5

CEC96.50mmol/100g83.40mmol/100g

种材料的降低顺序分别为：蒙脱土（）皂土（）

76.15mmol/100g44.91mmol/100g18.44

钠基蒙脱土（）累托石（）伊利石（

mmol/100g）

（2）通过吸附实验可以看出，Cs(I)的吸附是离子交换机理官能团配位机理，

材料的CEC越大，吸附容量也就越大。-NH和-OH官能团的加入会降低Cs(I)的吸

2

附，吸附效率为M