羟基磷灰石与天然磷灰石去除铀的效果和机理研究

作     者：张晓峰 陈迪云 涂国清 黄小追 ZHANG Xiao-feng;CHEN Di-yun;TU Guo-qing;HUANG Xiao-zhui

作者机构：广东省放射性核素污染控制与资源化重点实验室广东广州510006 广州大学环境科学与工程学院广东广州510006 

出 版 物：《原子能科学技术》 (Atomic Energy Science and Technology)

年 卷 期：2014年第48卷第S1期

页      面：56-63页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(41372364) 羊城学者首席科学家项目资助(12A007S) 

主　　题：羟基磷灰石 天然磷灰石 铀 热力学 动力学 

摘      要：通过静态实验分别研究了反应时间、温度、pH值、铀初始质量浓度、磷灰石用量等条件对羟基磷灰石与天然磷灰石去除铀的影响,并根据热力学和动力学原理进行了分析。结合红外光谱、扫描电镜、X衍射等分析结果探讨了羟基磷灰石与天然磷灰石去除铀的机理。羟基磷灰石去除铀的结果表明:铀的去除量随着铀初始浓度的增大而增大;在pH=4~5的铀溶液中,羟基磷灰石用量为0.75g时,去除效果最好,铀的去除率达85%。天然磷灰石去除铀的结果表明:铀的去除率随铀初始浓度的增大而增大;在pH=3、天然磷灰石用量为1.0g时去除效果最好,铀的去除率高达80%。二者的去除反应均在120min时基本达到平衡,反应过程均既符合二级动力学方程又符合Langmuir热力学方程。红外分析结果表明,二者主要是通过磷酸根与UO2+2的络合作用去除铀。X衍射分析结果表明,羟基磷灰石基本符合纯物质的组成与构成,而天然磷灰石主要成分为Ca5H2(PO4)3F、Ca8H2(PO4)6H2O。扫描电镜对比分析显示,羟基磷灰石外观呈球状且开有孔,孔内有一含大量絮状物的空腔,羟基磷灰石在去除铀后表面变得光滑且微孔也被封闭,这是由于吸附了UO2+2使羟基磷灰石表面分子间发生了链接;而天然磷灰石去除铀前后皆呈现棱角分明的矿物外形,说明被吸附天然磷灰石上的UO2+2,形成了矿物晶体。