黄铁矿作为PRB填充材料吸附水中U（Ⅵ）的试验研究

发布时间：2020-07-16 18:12

【摘要】：由于尾矿库附近地下水中存在渗漏的情况,基于此现状,本文开展了采用天然黄铁矿作为PRB中填充反应材料,用于吸附水中U(Ⅵ)的研究。通过静态试验,研究了黄铁矿粒径大小、pH、接触时间和初始铀浓度等因素对吸附水中U(Ⅵ)的效果影响,由此来确定最佳试验条件,然后通过动力学和吸附等温线来研究黄铁矿对U(Ⅵ)的吸附机理。通过动态吸附柱试验,在最佳试验条件下模拟真实环境中黄铁矿对U(Ⅵ)的吸附效果。研究结果表明:(1)随着初始浓度增加,黄铁矿对铀的吸附量越大,但去除率下降,其中160-200目的黄铁矿综合来看吸附效果更优;(2)本次试验受pH的影响较大,当pH在7-8时吸附效果更好;且160-200目黄铁矿吸附铀的过程中达到吸附平衡约12h;(3)根据吸附等温模型的拟合结果来看,黄铁矿对U(Ⅵ)的吸附与Langmuir和Freundlich吸附等温方程都能较好拟合,且符合准二级动力学模型;(4)根据SEM表征结果来看,吸附后的黄铁矿较吸附之前更光滑,据XRD表征结果来看,吸附前后出现了明显的偏移峰,可能生成了铀的氧化沉淀物;(5)动态吸附柱试验结果表明,160-200目黄铁矿达到穿透点约为28h,达到吸附饱和约为94h,吸附率达到94.7%左右,其渗透率合适,理论上可用于处理含铀地下水。
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X753
【图文】：

分布图,分布图,尾矿库,放射性核素

尾矿库中有大量放射性核素，如氡及氡子体，这些核素扩散到空气中，渗入到土壤和地下水中，进行水平或垂直渗透迁移，由此尾矿库周围的地表环境也会受到极大的放射性污染[17-19]。虽然尾矿库中存放的是残存的矿石，属低比活度放射性物质，但其数量巨大，无法进行固化隔离处理，只能将其就地覆盖隔离处置。又因为所含放射性核素毒性强、种类较多，且约有 36%为长寿命核素（例如238U、230Th、226Ra 的半衰期分别为 4.51×109年、7.7×104年、1.6×103年），因此，它们将持续对环境造成危害[20]。并且，这些尾矿在自然界的作用下会产生粉尘等进入空气中，若进入人体将会在人体中形成内照射[21]。国内外发生的由尾矿引起的事故就有很多，如 1996年玻利维亚Porco尾矿库释放约235000立方米尾矿水，使其流入Rio Pilaya流域，图 1.1 全国地下水质量分布图

渗透性反应墙,概念图

与其他国家相比，我国还缺乏地下水有关的专门法规，现有的法律法规只是原则性的规定并没有详细的法律条文可供参考，在此方面，我国仍有很多亟待解决的问题。在这些问题解决之前，有关地下水污染的治理研究和工作也要同时进行，本次研究就针对地下水监测情况复杂而进行，提出了可渗透性反应墙（PRB,permeable reactive barrier）技术。1.2.2 PRB 技术概述基于以上现状，PRB 凭借其具有经济有效，污染物暴露几率小，地表扰动少等等的优点[30]，或许对地下水铀污染的处理是一个新思路。PRB 是装置于地下，填充有反应介质用于阻隔处理污染羽的反应栅，在栅内，污染羽受自然水力梯度影响，在穿越反应介质时与其接触后被转化为环境可接受的物质，从而达到治理或修复水质的目标[31]。属于地下水修复技术中原位修复技术的一种，也是一种较为有效且长久可行，也是最具发展潜力的方法[32]。

黄铁矿,岩浆,铁矿,矿床

有刺鼻硫磺臭味且有蓝色火焰。黄铁矿黄铁矿的主要来源主要是内生的硫铁矿矿床，煤硫沉积也能形成黄硫矿矿床。铁矿和磁铁矿的区别主要是由于形成过程的不同：地球深处还没有凝含大量硫，岩浆侵入地壳后因压力减小，岩浆中的硫就被分离出来，出的硫就会与各类金属化合物形成了不同的硫化矿物。当岩浆中有充含有的大量硫与金属化合物就生成硫铁矿；当岩浆中所含的氧量不就会与金属化合物生成雌黄铁矿。于黄铁矿含硫 50%，世界各地均能找到黄铁矿的巨大矿床，例如在、日本和西班牙的黄铁矿矿石总埋藏量达到了 10 亿吨之多。黄铁矿是用于制造硫酸，部分用于化工原料等，这也是黄铁矿全球储量虽大够使用的隐忧。黄铁矿易被氧化，的储存条件也有要求，比如不宜储通风不良处。

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