微纳米级天然黄铁矿还原固定水中铼的研究
本文选题：黄铁矿 切入点：核废物 出处：《太原科技大学》2015年硕士论文
【摘要】：核能作为一种新世纪的清洁能源,在快速发展的同时也带来了相关的环境安全隐患,尤其在福岛核事故以后,核废物的防控与处置已成为人们普遍关注的环境问题。在众多核废物中,锝是一种裂变产额高(6.13%)、半衰期长(T1/2=2.1×105年)且化学行为极复杂的放射性核废物,锝在土壤和水中以极易溶于水的高锝酸根的形态存在,极难用常规方法将其固定。因此在自然界中对含有锝的核废物进行处置的时候,所选取的屏障材料要具有高度的稳定性。自然界中广泛存在的黄铁矿在隔绝氧气的地下还原性环境中,能够稳定存在,且具备较好的还原性,本研究的目的是通过实验手段探究黄铁矿是否可以长期有效的发挥其还原作用,发掘其充当核废物处置库工程屏障的潜能以及用天然黄铁矿原位还原固定锝这一设想是否有可行性。由于普通实验室不具备进行放射性实验的条件,遂以铼替代锝,分别以批实验和柱实验对天然黄铁矿还原固定高铼酸根的反应进行了研究。首先,采用高能球磨法制备了实验所需的微纳米级黄铁矿,表征结果显示本实验所用黄铁矿主要成分为FeS2。然后,在低氧条件下,通过批实验研究了不同固液比(黄铁矿质量与高铼酸根溶液体积之比)、不同的初始pH值、溶液中腐殖酸浓度和不同离子强度等条件对微纳米级天然黄铁矿还原固定铼的效果的影响。结果显示:(1)随着黄铁矿投加量的增加,高铼酸根的去除率也逐渐提高,但当黄铁矿的用量超过一定值以后继续投加过量的黄铁矿,高铼酸根的去除率并不能显著继续增加,综合考虑各方面因素,选取了1:10的固液比作为实验的最佳固液比;(2)不同初始pH下的实验表明,强酸条件下黄铁矿与ReO4-反应速率加快并可以将其完全的去除;碱性条件和pH=6.6时的实验数据表明,尽管反应速率低,但随着时间的推移,黄铁矿发挥了持续的还原固定作用,且趋势良好;实验数据表明黄铁矿是可以作为地下处置库屏障材料的,其结构稳定,能长期发挥作用;(3)添加腐殖质对高铼酸根的净化作用不如对Cr、Cd等重金属的作用明显,甚至腐殖酸在地下水中的存在可能对Re(Ⅶ)的迁移是有利的;(4)投加NaCl和Na2SO4以增加溶液的离子强度,结果显示二者对黄铁矿与ReO4-的反应没有明显的促进作用;(5)利用XPS对反应后的黄铁矿进行表征,结果显示黄铁矿表面有ReO2存在,是不随地下水迁移的形态,达到了本研究的目的。最后,分别采用细石英砂与黄铁矿粉末装填有机玻璃柱,进行了柱实验。柱实验结果表明,石英砂对高铼酸根没有阻滞作用,黄铁矿层厚度为1cm的柱子与黄铁矿层厚度为4cm的柱子分别将高铼酸根的渗出率降低了3.727%和27.930%,后者的去除率为前者的7倍。结果说明高铼酸根在随地下水渗出时,黄铁矿能起到屏障作用,且黄铁矿层越厚,阻滞效果越佳。本研究提出了利用微纳米级天然黄铁矿来处理含锝核废物的一种手段,并以Re替代Tc,分别用批实验和柱实验研究了黄铁矿与ReO4-的氧化还原反应,研究表明:得益于其稳定的晶体结构,微纳米级的天然黄铁矿可以在自然环境下中稳定的存在,缓慢地与放射性核废物作用。研究结论对高放废物的地质处置具有重要的理论意义和实用价值。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X771
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 杨柳;雷霆;裴坚;刘晨江;;有机微纳米材料的设计策略、加工及应用[J];化学进展;2012年12期
2 ;微纳米材料科技及应用国际高层论坛在我校召开[J];重庆文理学院学报(自然科学版);2012年06期
3 吕英海;周仕学;邹玉红;吕东琴;刘文平;;微纳米颗粒对螺旋藻生长的影响[J];山东科技大学学报(自然科学版);2009年02期
4 孙健;于锟;黄家锐;何月珍;;两种形貌氧化铜微纳米材料的制备及光催化研究[J];滁州学院学报;2011年02期
5 徐晓建;邓子辰;;非局部因子和表面效应对微纳米材料振动特性的影响[J];应用数学和力学;2013年01期
6 尚福林;北村隆行;平方宽之;;微纳米材料及其结构的界面强度的实验研究[J];力学进展;2008年04期
7 梁红莲;徐慧娟;吴华涛;;基于水凝胶模板法制备有机-无机复合微纳米材料的研究[J];廊坊师范学院学报(自然科学版);2009年04期
8 张雷;李兆乾;陈学太;;金属锗酸盐微纳米材料的研究进展[J];无机化学学报;2012年06期
9 樊莉红;陈福义;刘婧;张金生;;单晶硅基体上紫外光诱导生长铜微纳米粒子薄膜[J];中国有色金属学报;2014年01期
10 吴熔琳;邵铮铮;石剑豪;常胜利;张学骜;李新华;;3ω方法测量微纳米材料热物性研究进展[J];材料导报;2013年S2期
相关会议论文 前10条
1 庞欢;杜记民;陈静;张江山;;由配合物构筑多孔过渡金属氧化物微纳米材料与其超级电容性能研究[A];第十二届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2012年
2 贾漫珂;苏贵金;郑明辉;;氧化铁3D微纳米材料在氯代芳烃降解中的应用[A];持久性有机污染物论坛2009暨第四届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2009年
3 陈少华;;广义JKR理论及其应用[A];2006年全国固体力学青年学者研讨会论文摘要文集[C];2006年
4 任启鸿;单思聪;杨皓;赵红平;;微纳米材料表面效应的有限元模拟[A];损伤、断裂与微纳米力学进展：损伤、断裂与微纳米力学研讨会论文集[C];2009年
5 赵勇;王女;陈洪燕;江雷;;仿生制备多级结构微纳米材料[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年
6 李东密;郑炎松;;分子的手性对聚集体形貌和发光性能的影响[A];中国化学会第三届全国分子手性学术研讨会论文集[C];2010年
7 张丽霞;刘烨煊;苏贵金;郑明辉;;铁基氧化物微纳米材料对六氯苯的降解研究[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
8 梁衍亮;陶占良;陈军;;镁微纳米材料的制备与电极性能研究[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年
9 张郭亮;董春迎;;三维微纳米裂纹与夹杂相互作用的边界元法研究[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年
10 薛亚辉;;微纳米材料力学理论及相关应用[A];2010年第四届微纳米海峡两岸科技暨纳微米系统与加工制备中的力学问题研讨会摘要集[C];2010年
相关博士学位论文 前10条
1 肖全兰;用于光谱调制碱金属铌酸盐微纳材料的设计与合成[D];华南理工大学;2015年
2 李珑;细胞—微纳米材料相互作用的统计热力学机理研究[D];兰州大学;2015年
3 吴志光;自驱动合成微纳米马达的仿生设计及其生物医学应用[D];哈尔滨工业大学;2015年
4 辛志峰;孔性配位聚合物微纳米颗粒的合成及吸附性能研究[D];南京大学;2010年
5 魏玮;环交联型聚膦腈微纳米材料的功能化及应用研究[D];上海交通大学;2013年
6 曹霄峰;几种氧化物微纳米材料的制备、表征与性质研究[D];南京大学;2011年
7 张雷;三元氧化物微纳米材料的液相制备、表征及性能研究[D];南京大学;2011年
8 马德崇;半金属铋微纳米材料的形貌可控合成及催化性能研究[D];湖南大学;2012年
9 李永新;高压静电技术制备的微纳米网状材料的结构与性能研究[D];吉林大学;2012年
10 郑庆新;超临界水体系在多元氧化物微纳米材料合成中的应用研究[D];山东大学;2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 蔺阳;Ni_2P/Ni_(12)P_5微纳米材料的制备及表征[D];陕西科技大学;2015年
2 王建彪;尺寸效应对微纳米结构力学行为及性质的影响研究[D];兰州大学;2015年
3 孙丹丹;氧化亚铜微纳米晶的制备及其光催化性能研究[D];齐鲁工业大学;2015年
4 郑见平;PbS微纳米线的力电学性能研究[D];南昌大学;2015年
5 杨艳琼;聚合物基底诱导贵金属自组装微纳米超结构形貌调控及机理研究[D];宁波大学;2015年
6 刘爱芳;静电纺丝法制备铜锌锡硫微纳米纤维及其性能表征[D];电子科技大学;2015年
7 黄江;碳微纳米材料复合材料的热导率研究[D];电子科技大学;2014年
8 郭帆;铋基化合物微纳米材料的合成、表征及催化性能[D];安徽师范大学;2015年
9 李国超;SiO_2@Y_2O_3:Eu~(3+)核壳微纳米粒子的制备与发光性能[D];青岛科技大学;2015年
10 李丽丽;基于微纳米材料过氧化物模拟酶特性的生物传感器研究[D];西华师范大学;2015年
，本文编号：1707111
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huanjinggongchenglunwen/1707111.html
