高嶺土在放射性固體垃圾處理中的應(yīng)用

時(shí)間：2014-05-08 09:50:19

作者：世邦機(jī)器

放射性廢物

隨著核技術(shù)的廣泛使用，產(chǎn)生了大量放射性廢物，對(duì)這些危險(xiǎn)性廢物的處置已經(jīng)成為國(guó)際社會(huì)面臨的一個(gè)重要課題，要求處置后的放射性廢物與人類(lèi)生活環(huán)境長(zhǎng)期隔離。深地質(zhì)處置是目前國(guó)際上公認(rèn)的處置放射性廢物的可行方法。該方法一般由固化體、廢物罐、緩沖材料和天然地質(zhì)體四部分組成。高嶺土加工技術(shù)在加工高嶺土的過(guò)程中是一項(xiàng)十分重要的東西，其中，緩沖材料的主要作用是充填廢物容器與圍巖間的空隙和近場(chǎng)巖石中的裂隙或孔隙，阻止地下水進(jìn)入廢物包裝容器，阻滯核素向外遷移，是放射性廢物深地處置庫(kù)中置于處置巖體與放射性廢物包裝體之間末了一道人工屏障材料。因此，放射性廢物處置庫(kù)中所用的緩沖材料需滿(mǎn)足低透水性和能阻滯核素遷移的特點(diǎn)。

李虎杰等(2005)研究了以高嶺土為原料合成的4A沸石的物化特性以及對(duì)放射性核素離子Co2+、Sr2+的吸附性能。結(jié)果表明，合成的4A沸石每100g陽(yáng)離子交換容量(CEC)達(dá)137.82mmol、總孔體積為6.25cm3/g、比表面積為232.5m2/g(是天然沸石礦石材料的12〜20倍，這就決定了4A沸石具有較好的物理吸附性能)、滲透系數(shù)為8.7×10-4m/s，對(duì)Co2+、Sr2+的吸附效果均較好，優(yōu)于天然沸石礦石材料。4A沸石對(duì)Co2+、Sr2+的吸附速率較快，吸附量隨溶液初始濃度的增大而逐漸增大。溶液的pH值是吸附效果的主要影響因素，中性和堿性環(huán)境更有利于吸附作用的進(jìn)行，吸附率達(dá)到100%。實(shí)驗(yàn)表明，4A沸石吸附Co2+、Sr2+符合Freundlich方程，而且4A沸石對(duì)Co2+的吸附作用很容易進(jìn)行，對(duì)Sr2+的吸附作用比較容易進(jìn)行。還探討了4A沸石對(duì)Co2+、Sr2+的吸附機(jī)理。結(jié)果表明，A型沸石的三維結(jié)構(gòu)類(lèi)似于氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)。若將氯化鈉晶格中的鈉離子和氯離子全部換成(3-籠(削角八面體或方鈉石單元)，并且相鄰的兩個(gè)p-籠之間通過(guò)四元環(huán)用4個(gè)氧橋相互聯(lián)結(jié)起來(lái)，這樣就得到了A型沸石的晶體結(jié)構(gòu)。8個(gè)β-籠相互聯(lián)結(jié)后，在它們當(dāng)中又形成一個(gè)具有八元環(huán)的大籠，八元環(huán)作為A型沸石的主晶孔在沿軸的各個(gè)方向都是相互貫通的，其自由直徑為11.4×10-10m，有效孔徑為4.2×10-10m。若按晶胞中有12個(gè)鈉離子計(jì)，其中有8個(gè)分布在晶胞的8個(gè)六元環(huán)上，每個(gè)六元環(huán)中有一個(gè)鈉離子;其余4個(gè)鈉離子分布在3個(gè)八元環(huán)上。由于在八元環(huán)上分布的鈉離子偏向于一邊，擋住了八元環(huán)的一部分，使其有效孔徑為4×10-10m，所以，NaA型沸石也稱(chēng)4A沸石。由于4A沸石具有眾多孔道，因而具有空曠的開(kāi)放結(jié)構(gòu)和較大的比表面積。