西南某地红壤中Sr、Cs协同吸附动力学研究

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随着核技术的快速发展，不可避免地产生大量放射性废物，从而对人类及其生存环境构成了威胁。本文针对某核退役工程产生的极低放废物，研究预选场址的土壤对Sr、Cs的吸附性能，比较Sr、Cs在土壤吸附中相互影响的程度并建立相应的吸附动力学方程，从而确定Sr、Cs在该场址土壤中的吸附特性，为评价预选场址的安全性能提供保证。本文比较了Sr、Cs在土壤吸附中相互影响的程度。针对西南某地红壤特性，模拟大气降雨条件，采用静态法和动态法开展该土壤Sr∶Cs=1∶1的吸附动力学研究。实验得出结论如下： 1、Sr、Cs在土壤吸附中处于竞争关系，一方的加入会抑制另一方的吸附。在Sr、Cs共同构成的吸附液一土壤二元体系中，Cs的竞争吸附能力强于Sr，迁移能力则相反。在Sr、Cs的吸附中，当竞争达到一定程度，离子之间的竞争吸附作用可使Sr从吸附态解析迁移，使其迁移浓度大于环境源的输入浓度，即产生了“协同效应”。 2、静态实验表明：在Sr∶Cs=1∶1(摩尔比)条件下，pH为4、6、8、10时，Sr在土壤中的饱和吸附量分别为8.90 mg/g、10.36 mg/g、11.74 mg/g、12.44mg/g。通过动态法得出：在Sr∶Cs=1∶1条件下，Sr在红壤中的动态饱和吸附量随吸附液pH的增大而增大，动态饱和吸附量从pH=4时的6.24 mg/g增加到pH=10时的9.78 mg/g；动态饱和吸附量随吸附液浓度的增大而增大，当吸附液浓度为Sr8.76 mg/L、Cs 13.29 mg/L时，Sr动态饱和吸附量为8.90 mg/g，当吸附液浓度为Sr43.80 mg/L、Cs 66.45 mg/L时，Sr动态饱和吸附量增加到21.43 mg/g；动态饱和吸附量随流速的增大而增大，动态饱和吸附量从流速为60 ml/h时的7.15 mg/g增加到240 ml/h时的11.02 mg/g；动态饱和吸附量随土壤粒径的增大而减小，动态饱和吸附量从80-100目时的10.22 mg/g减小到20-40目时的5.39 mg/g。 3、在Sr∶Cs=1∶1条件下，pH为4、6、8、10时，Cs在土壤中的静态饱和吸附量分别为17.68 mg/g、18.70 mg/g、20.16 mg/g、21.24 mg/g。同时，Cs在红壤中的动态饱和吸附量随吸附液pH的增大而增大，动态饱和吸附量从pH=4时的7.31 mg/g增加到pH=10时的11.12 mg/g；动态饱和吸附量随吸附液浓度的增大而增大，当吸附液浓度为Sr 8.76 mg/L、Cs 13.29 mg/L时，Cs动态饱和吸附量为9.80 mg/g，当吸附液浓度为Sr 43.80 mg/L、Cs 66.45 mg/L时，Cs动态饱和吸附量增加到24.68 mg/g；动态饱和吸附量随流速的增大而增大，动态饱和吸附量从流速为60 ml/h时的8.78 mg/g增加到240 ml/h时的14.09 mg/g；动态饱和吸附量随土壤粒径的增大而减小，动态饱和吸附量从80-100目时的11.15 mg/g减小到20-40目时的6.51 mg/g。 4、采用Elovich方程、双常数速率方程、一级反应动力学方程和抛物线扩散方程对红壤样品吸附Sr、Cs的过程进行了拟合。结果表明Sr：Cs=1：1时土壤吸附Sr、Cs的过程用Elovich方程拟合较好，即X=aInt+b。 5、Sr：Cs=1：1条件下，拟合了Sr、Cs动态饱和吸附量和影响吸附的主要因素：pH、浓度、流速、土壤粒径的回归方程。Sr的回归方程为Y=-0.7850X<,1>+0.1196X<,3>，+0.007319X<,4>-6.8071X<,5>+0.4554X<,6>+10.0938。Cs的回归方程为Y=1.0654X<,1>+0.0514X<,3>+0.0164X<,4>-3.0017X<,5>+0.9342X<,6>-10.4015。 6、通过对该红壤样品的X射线衍射显示，样品的主要成分是蒙脱石、伊利石、石英以及长石。其百分比含量依次是40﹪，19﹪，28﹪和13﹪。对Sr的吸附主要是长石和蒙脱石的吸附。对Cs的吸附主要是蒙脱石、伊利石和长石的吸附。Sr、Cs在土壤中的吸附主要是化学吸附。

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作者
陈新;
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作者单位

成都理工大学;

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授予单位成都理工大学;
学科分析化学
授予学位硕士
导师姓名曾英;
年度 2007
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 S155.25;
关键词
Sr; Cs; 协同吸附; 动力学方程; 红壤;

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