论文部分内容阅读
环境介质条件下,以溶解态形式存在的钚以Pu(Ⅴ)为主,研究Pu(Ⅴ)在介质上的吸附及还原作用对评价钚在环境中的迁移规律具有重要意义。本研究首先建立了溶液相和吸附在固相钚价态的分析方法及痕量单一价态钚溶液的制备方法,对新疆托克逊膨润土中蒙脱石成分进行提纯和表征,开展了Pu(Ⅴ)在该蒙脱石上吸附过程中价态变化及吸附还原动力学研究。研究结果表明：(1)将钚溶液在1mol/L HNO3体系中反复蒸干可制得Pu(Ⅳ)溶液；Pu(Ⅳ)在0.5～1mol/L HNO3-O.1mmol/L KMnO4溶液体系中反应24h,可获得Pu(Ⅵ)溶液；浓度较高的Pu(Ⅵ)(>10-8mol/L)避光保存5d后可自还原为Pu(Ⅴ),各单一价态钚溶液的纯度均大于90%。(2)采用TTA萃取Pu(Ⅳ)、HDEHP萃取Pu(Ⅳ+Ⅵ)方法分析溶液中Pu价态的分布,在95%置信度下,该方法与LaF3沉淀法之间无显著性差异；选用232Th(Ⅳ)、237Np(Ⅴ)、238U(Ⅵ)作为单一价态Pu的类比物,采用0.05mol/L HCIO4体系对吸附在蒙脱石表面的Pu浸出15min时,可将吸附在固相表面的Np(Ⅴ)/Pu(Ⅴ)、U(Ⅵ)/Pu(Ⅵ)接近100%浸出,然后萃取法分析浸出液中钚价态,从而可得出吸附在固相表面Pu价态的分布。(3)通过分析Pu(Ⅴ)在蒙脱石表面吸附过程中Pu在溶液相、固相的含量及价态分布得出,在pH8.0,固液比为1g/L时,吸附在固相表面的Pu(Ⅴ)可被快速还原为Pu(Ⅳ),而溶液态Pu(Ⅴ)在较长时间内保持不变,说明Pu(Ⅴ)在吸附过程中时首先以Pu(Ⅴ)被吸附在固相表面,然后快速还原为Pu(Ⅳ)。(4) Pu(Ⅴ)在蒙脱石吸附过程中,在固液比为0.2～5g/L、pH为8.2时,Pu(Ⅴ)的吸附速率和总反应速率(包括吸附和还原过程)均与固液比一次方呈正比,盐浓度对反应速率影响不大。在pH为2.3～6.3时,吸附速率和总反应速率分别与[H+]0.34、[H+]0.58呈正比；在pH为6.3～9.4时,吸附速率和总反应速率与[H+]浓度相关性不大。通过对比吸附速率和总反应速率,吸附反应为控制步骤,还原反应受固相表面配合作用影响。