钠基膨润土—北山地下水水—岩作用实验及模拟研究
发布时间：2021-01-25 10:38
本文从我国高放废物处置库工程屏障设计需求出发,以内蒙古高庙子钠基膨润土和甘肃北山地下水为研究对象,运用室内试验测试、理论分析以及数值模拟等多种研究方法,开展钠基膨润土与地下水水-岩作用实验与模拟研究。主要结论如下:（1）通过开展高庙子钠基膨润土与不同盐溶液相互作用L25（55）正交试验研究,揭示了溶液pH值、离子浓度、温度、固液比及时间对体系pH值、膨润土可交换阳离子等关键参数的影响,认识了不同条件下膨润土与盐溶液主要发生的离子交换类型。结果表明,膨润土具有很好的pH缓冲性能,在不同条件下均能维持体系处于碱性条件。（2）建立了膨润土与北山地下水相互作用实验技术流程,通过实验分别获得了膨润土与北山地下水在常温低氧条件下作用1年和高温低氧条件下作用150天地球化学特征参数变化规律;确定了膨润土在北山地下水中释放胶体的动力学参数和热力学参数;认识了体系主要发生的离子交换反应类型,并建立了离子交换热力学模型,结果表明膨润土-北山地下水在实验条件和时间范围内可以维持相对稳定状态。为揭示近场地球化学环境及评价膨润土化学性能提供了基础数据和参考依据。（3）...
【文章来源】：核工业北京地质研究院北京市
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
高放废物处置库近场及远场核素迁移示意图
如图3-13 所示。铝（镁）氧八面体片是由两层相对的硅氧四面体片提供四个氧原子和两个由处于同一平面的羟基提供的氧原子所构成的八面体共棱连接形成八面体片，而金属铝（镁）阳离子则位于八面体中心，从而形成铝（镁）氧八面体片。当三价阳离子占据 2/3 八面体空间时形成二八面体片。而当二价阳离子占据所有八面体空间时，则形成三八面体片。在蒙脱石的两个结构单元层之间由可交换的大半径阳离子 Na+、Ca2+、K+等填充。图 3-13 蒙脱石晶体结构示意图3.5.2 层间离子交换蒙脱石中的可交换性离子与液相中的离子发生的离子交换反应，可以用如下反应式表述，以可交换性 Na+被液相中 Ca2+置换为例：（3-14）平衡常数 K 可以用如下表达式表述：（3-15）式中 X 是层间表面点位，[]表示膨润土被吸收/交换的 NaX，CaX2，以及液相中 Na+，Ca2+。K 是平衡常数
本文实验用菱铁矿采自陕西省商洛市镇安县铁矿，采集的样品呈现灰绿色。依据《SY/T 6210-1996 沉积岩中粘土矿物总量和常见非粘土矿物 X 射线衍射定量分析方法》，采用 X-衍射测定其矿物成分含量如表 4-1和图4-1所示。采用 X 射线荧光光谱仪测定结果见表 4-2 所示。表 4-1 试验用菱铁矿试样主要矿物成分 wt %矿物 石英 白云石 菱铁矿含量 6.4 3.2 90.4注：测试结果由核工业北京地质研究院分析测试中心提供表 4-2 试验用菱铁矿试样化学成分 wt %SiO2Al2O3Fe2O3MgO CaO Na2O K2O MnO TiO2P2O5烧失量 FeO10.36 1.05 6.83 3.03 2.75 0.045 0.124 4.18 0.051 0.038 27.67 43.84注：测试结果由核工业北京地质研究院分析测试中心提供由测试结果可知，该矿石纯度较高，主要矿物菱铁矿占到 90.4%，除此之外，还含有少量的石英和白云石。主要化学成分为 FeO，占到 43.84%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Se（Ⅳ）在伊利石-蒙脱石混合物中的扩散行为[J]. 熊慧芳,王芝芬,鲍苏苏,周雨洁,李金英,伍涛. 原子能科学技术. 2017(01)
[2]高放废物处置库甘肃北山预选区综合水文地质研究[J]. 郭永海,苏锐,季瑞利,王海龙,刘淑芬,宗自华,董建楠,张明. 世界核地质科学. 2014(04)
[3]地球化学模拟在高放废物地质处置中的应用与发展[J]. 蒋美玲,陈涛,康明亮,王祥云,刘春立. 中国科学:化学. 2014(10)
[4]中国高放废物地质处置缓冲材料大型试验台架和热-水-力-化学耦合性能研究[J]. 刘月妙,王驹,曹胜飞,马利科,谢敬礼,赵星光,陈亮. 岩土力学. 2013(10)
[5]缓冲材料试验台架热-水-力耦合数值模拟研究[J]. 乔兰,曹胜飞,陈亮,刘月妙,谢敬礼. 中国矿业. 2013(05)
[6]北山地区风化裂隙水分布特征和富集规律[J]. 郭永海,王海龙,董建楠,苏锐,季瑞利,刘淑芬,李亚伟,宗自华. 世界核地质科学. 2012(04)
[7]大气条件下高庙子钠基膨润土化学缓冲特性研究[J]. 温志坚. 世界核地质科学. 2012(03)
[8]99Tc在膨润土中的吸附和迁移行为[J]. 张言,宋志鑫,包良进,姚军,姜涛,龙浩骑,王波,陈曦,苏锡光. 核化学与放射化学. 2011(02)
[9]几个常用地球化学模拟软件的比较[J]. 刘杰安,冯孝贵. 核化学与放射化学. 2011(01)
[10]Se在北山花岗岩地下水中的化学形态及浓度控制分析[J]. 康明亮,陈繁荣,吴世军,张荣,杨永强,王立安. 辐射防护. 2010(06)
本文编号：2999084
【文章来源】：核工业北京地质研究院北京市
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
高放废物处置库近场及远场核素迁移示意图
如图3-13 所示。铝（镁）氧八面体片是由两层相对的硅氧四面体片提供四个氧原子和两个由处于同一平面的羟基提供的氧原子所构成的八面体共棱连接形成八面体片，而金属铝（镁）阳离子则位于八面体中心，从而形成铝（镁）氧八面体片。当三价阳离子占据 2/3 八面体空间时形成二八面体片。而当二价阳离子占据所有八面体空间时，则形成三八面体片。在蒙脱石的两个结构单元层之间由可交换的大半径阳离子 Na+、Ca2+、K+等填充。图 3-13 蒙脱石晶体结构示意图3.5.2 层间离子交换蒙脱石中的可交换性离子与液相中的离子发生的离子交换反应，可以用如下反应式表述，以可交换性 Na+被液相中 Ca2+置换为例：（3-14）平衡常数 K 可以用如下表达式表述：（3-15）式中 X 是层间表面点位，[]表示膨润土被吸收/交换的 NaX，CaX2，以及液相中 Na+，Ca2+。K 是平衡常数
本文实验用菱铁矿采自陕西省商洛市镇安县铁矿，采集的样品呈现灰绿色。依据《SY/T 6210-1996 沉积岩中粘土矿物总量和常见非粘土矿物 X 射线衍射定量分析方法》，采用 X-衍射测定其矿物成分含量如表 4-1和图4-1所示。采用 X 射线荧光光谱仪测定结果见表 4-2 所示。表 4-1 试验用菱铁矿试样主要矿物成分 wt %矿物 石英 白云石 菱铁矿含量 6.4 3.2 90.4注：测试结果由核工业北京地质研究院分析测试中心提供表 4-2 试验用菱铁矿试样化学成分 wt %SiO2Al2O3Fe2O3MgO CaO Na2O K2O MnO TiO2P2O5烧失量 FeO10.36 1.05 6.83 3.03 2.75 0.045 0.124 4.18 0.051 0.038 27.67 43.84注：测试结果由核工业北京地质研究院分析测试中心提供由测试结果可知，该矿石纯度较高，主要矿物菱铁矿占到 90.4%，除此之外，还含有少量的石英和白云石。主要化学成分为 FeO，占到 43.84%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Se（Ⅳ）在伊利石-蒙脱石混合物中的扩散行为[J]. 熊慧芳,王芝芬,鲍苏苏,周雨洁,李金英,伍涛. 原子能科学技术. 2017(01)
[2]高放废物处置库甘肃北山预选区综合水文地质研究[J]. 郭永海,苏锐,季瑞利,王海龙,刘淑芬,宗自华,董建楠,张明. 世界核地质科学. 2014(04)
[3]地球化学模拟在高放废物地质处置中的应用与发展[J]. 蒋美玲,陈涛,康明亮,王祥云,刘春立. 中国科学:化学. 2014(10)
[4]中国高放废物地质处置缓冲材料大型试验台架和热-水-力-化学耦合性能研究[J]. 刘月妙,王驹,曹胜飞,马利科,谢敬礼,赵星光,陈亮. 岩土力学. 2013(10)
[5]缓冲材料试验台架热-水-力耦合数值模拟研究[J]. 乔兰,曹胜飞,陈亮,刘月妙,谢敬礼. 中国矿业. 2013(05)
[6]北山地区风化裂隙水分布特征和富集规律[J]. 郭永海,王海龙,董建楠,苏锐,季瑞利,刘淑芬,李亚伟,宗自华. 世界核地质科学. 2012(04)
[7]大气条件下高庙子钠基膨润土化学缓冲特性研究[J]. 温志坚. 世界核地质科学. 2012(03)
[8]99Tc在膨润土中的吸附和迁移行为[J]. 张言,宋志鑫,包良进,姚军,姜涛,龙浩骑,王波,陈曦,苏锡光. 核化学与放射化学. 2011(02)
[9]几个常用地球化学模拟软件的比较[J]. 刘杰安,冯孝贵. 核化学与放射化学. 2011(01)
[10]Se在北山花岗岩地下水中的化学形态及浓度控制分析[J]. 康明亮,陈繁荣,吴世军,张荣,杨永强,王立安. 辐射防护. 2010(06)
本文编号：2999084
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