本文選題：PHREEQC + 鈾　； 參考：《東華理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：近年來,隨著世界核能事業(yè)的快速發(fā)展,對鈾的需求與日俱增,不可避免的產(chǎn)生廢水和廢渣。我國又是一個貧鈾的國家,現(xiàn)已探明的鈾儲量居世界第10名之后,而礦床規(guī)模又以中小為主(占總儲量的60%以上)。鈾資源的保障和核電環(huán)境安全成為核電發(fā)展的關(guān)鍵,本文針對鈾礦與黃鐵礦共生,特富鈾礦與羥基磷灰石共存這一普遍地質(zhì)現(xiàn)象,開展了鈾(Ⅵ)與黃鐵礦、羥基磷灰石在電子、離子、原子和分子間的相互作用。本文通過水熱法合成純度較高的黃鐵礦,采用批次吸附試驗,實驗結(jié)果表明,黃鐵礦吸附鈾的過程由液膜擴(kuò)散過程控制、以化學(xué)吸附為主,吸附過程是一個吸熱的自發(fā)過程,其焓變△H=55.65 KJ/mol、熵變△S=241.31 J/(mol.K)、自由能△G=-16.29KJ/mol、擬二級反應(yīng)速率常數(shù)K2=0.0085 mg/(g.min)和最大吸附容量Qm=43.01mg/g;通過X射線粉末衍射(XRD)、傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)、光電子能譜(XPS)、掃描電鏡(SEM)、能譜色散譜儀(EDS)表征,驗證了黃鐵礦能還原鈾酰離子,生成不片狀鈾化合物沉淀,且被吸附在黃鐵礦表面;采用循環(huán)伏安(CV)技術(shù),結(jié)果表明黃鐵礦還原鈾酰離子有一個過渡態(tài)U(V),其節(jié)點為黃鐵礦與鈾的摩爾比0.63;黃鐵礦的光電子能譜(XPS)表明,黃鐵礦與鈾作用前后,S的外層電子結(jié)合能發(fā)生了明顯變化,而Fe的外層電子結(jié)合能也有稍微變化,這說明在黃鐵礦還原鈾過程中,黃鐵礦中元素S和Fe元素都起了作用,但元素S的作用更明顯;還證實了腐殖酸對黃鐵礦還原鈾有抑制作用,氧化亞鐵硫桿菌對黃鐵礦還原鈾有協(xié)同促進(jìn)作用;通過PHREEQC理論計算表明,隨著pH值的增加,UO22+離子快速降低,鈾逐步以UO2(OH)2、(UO2)3(OH)5+離子和(UO2)4(OH)7+離子形態(tài)存在,當(dāng)黃鐵礦與鈾的摩爾比大于0.75時,開始生成U(IV)沉淀,當(dāng)摩爾比大于約1.75時,U(VI)完全被還原成沉淀形式的U(IV);溫度升高有利于提高黃鐵礦的還原能力,當(dāng)溫度大于150℃時,黃鐵礦還原鈾的能力達(dá)到最佳。本文合成了羥基磷灰石,批次吸附試驗的結(jié)果表明,羥基磷灰石吸附鈾的過程更遵循液膜擴(kuò)散、吸附速度更符合擬二級動力學(xué);根據(jù)鈾的濃度不同,羥基磷灰石吸附鈾有兩種不同的吸附方式,在鈾的初始濃度為20~100mg/L時符合Langmuir等溫吸附,在鈾的初始濃度為700~1000mg/L更符合Freundlich等溫吸附,說明在鈾濃度低時是離子交換吸附為主,在鈾濃度高時可以發(fā)生多層物理吸附。通過理論計算得出吸附過程的擬二級速率常數(shù)K2=0.137 mg/(g.min)、最大吸附容量Qm=1000 mg/g;通過X射線粉末衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、能譜色散譜儀(EDS)及循環(huán)伏安法(CV)表征,表明羥基磷灰石吸附大量鈾后發(fā)生了相變,由規(guī)則的六方晶系向四方晶系轉(zhuǎn)變,沒有價態(tài)的變化。黃鐵礦是鈾成礦的必要因素,磷灰石有利于富鈾礦的形成。微生物對鈾富集有促進(jìn)作用,而腐殖酸等與鈾有強(qiáng)絡(luò)合能力的有機(jī)物不利于鈾的還原與沉淀。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of nuclear energy in the world, the demand for uranium is increasing day by day. China is also a country with depleted uranium, which ranks behind the 10th largest uranium reserves in the world, and the deposit size is mainly small and medium (accounting for more than 60% of the total reserves). The protection of uranium resources and the environmental safety of nuclear power have become the key to the development of nuclear power. In view of the common geological phenomenon of uranium and pyrite coexisting with ultra-rich uranium deposit and hydroxyapatite, uranium (鈪，

本文編號：2108323