U(Ⅵ)在Na-凹凸棒石黏土上的吸附

牛智偉，范橋輝，潘多強(qiáng)，許君政，吳王鎖

蘭州大學(xué) 放射化學(xué)與核環(huán)境研究所，甘肅 蘭州 730000

高放廢物地質(zhì)處置是放射化學(xué)領(lǐng)域的前沿研究課題，也是世界各國面臨的涉及環(huán)境保護(hù)和核能可持續(xù)發(fā)展的重大問題。因此，研究放射性核素和重金屬離子在黏土表面的吸附/解吸和遷移，對高放廢物地質(zhì)處置庫的性能評價和模型計算具有重要的理論和實(shí)際意義。

凹凸棒石黏土是一種鏈層狀的富鎂鋁納米級硅酸鹽粘土。其晶體結(jié)構(gòu)屬2∶1型(圖1)，分為3層，上下2層是Si—O四面體，中間1層是(Al,Mg,Fe)—O—OH八面體。凹凸棒石黏土含有大量的結(jié)構(gòu)羥基，如Si—OH、Mg—OH和Al—OH等。由于其結(jié)構(gòu)中存在著Al3+對Si4+，F(xiàn)e2+、Mg2+對A13+或Si4+等產(chǎn)生同晶置換現(xiàn)象[1-3]，形成鋁凹凸棒石和鐵凹凸棒石等變種，故晶體中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+和Al3+等，各種離子替代的綜合結(jié)果使凹凸棒石常常帶少量的永久性的負(fù)電荷，因此凹凸棒石黏土具有很強(qiáng)的物理和化學(xué)吸附能力[3]。

圖1 凹凸棒石粘土在001晶面結(jié)構(gòu)示意圖

我國凹凸棒石黏土儲量豐富、價格低廉，其原土和活化改性產(chǎn)物在廢物、廢水處理及其它領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。lvarez-Ayuso等[4]研究并發(fā)現(xiàn)凹凸棒石黏土對Pb2+、Cu2+、Zn2+和Cd2+均有較強(qiáng)的吸附能力，其順序為Cu>Pb>Zn>Cd，認(rèn)為凹凸棒石黏土能有效富集污染水體中的重金屬離子。Fan等[5]研究了磁改性凹凸棒石黏土對的吸附，發(fā)現(xiàn)凹凸棒石黏土經(jīng)磁改性后吸附能力明顯增強(qiáng)，且易于固液分離。殷竟洲等[6]發(fā)現(xiàn)經(jīng)殼聚糖改性的凹凸棒石黏土對Pb2+和Cd2+的吸附性能優(yōu)于凹凸棒石黏土，且經(jīng)5次再生后凹凸棒石黏土仍具有很高的吸附容量。