【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的添加劑，能有效的提高混凝土的隔水效果和防滲能力，且有效的防止有害物質(zhì)污染地下水質(zhì)。這是因?yàn)槊擅撌谂驖?rùn)土一水泥體系中改善了混凝土的結(jié)果缺陷 。其次，蒙脫石能與含有機(jī)物的溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或物理反應(yīng)作用，所以它能吸附有害的重金屬離子和有機(jī)物，減少環(huán)境污染。 有機(jī)污染物在土壤中的遷移能力依賴于土壤對(duì)污染物的吸附程度。在土壤填埋防滲材料中加入少量有機(jī)膨潤(rùn)土，將增加防滲材料對(duì)有機(jī)污染物的吸附能力，明顯延緩污染物穿透 土地填埋防滲材料一的速度。若將有機(jī)膨潤(rùn)土礦物和傳統(tǒng)的蒙脫石混合使用，其中的有機(jī)膨潤(rùn)土礦物可吸附溶解的有機(jī)污染物，而高度分散的鈉型可以有效的阻止水的流動(dòng)，是一種更為有效的防滲材料。 膨潤(rùn)土的大面積分布使其成為良好的封閉層，當(dāng)被用于灰漿層或鋪襯時(shí)，膨潤(rùn)土片 (長(zhǎng)度 )形成一個(gè)非常有效的流體屏障。此外，高吸水性和膨脹性使膨潤(rùn)土占據(jù)空間，起到封閉作用。低滲透土地鋪襯廣泛用于預(yù)防滲透和氣體從垃圾中溢出。由于大部分垃圾填埋場(chǎng)選在低洼、底部有砂組成的地帶，開發(fā)利用砂土作為填埋場(chǎng)防滲襯墊具有十分重要的意義。劉長(zhǎng)禮等 [77]用低成本的膨潤(rùn)土一砂混合材料作為垃圾填埋場(chǎng)防滲襯墊，可滿足城市垃圾填埋對(duì)防滲襯墊性能的基本要求，而且隨著膨潤(rùn)土含量的提高，襯墊的防滲能力提高。 膨潤(rùn)土根據(jù)需要可繁可簡(jiǎn)。最簡(jiǎn)單的防滲鋪層就是將膨潤(rùn)土粘在塑料簿膜上。如果需要，在其上部加上不透水的鋪襯。技術(shù)上 更為先進(jìn)的鋪襯把膨潤(rùn)土夾在兩層聚合物中間，再把兩個(gè)塑性層連接起來，既抗剪切力又抗張力，還能有效的控制膨潤(rùn)土的膨脹系數(shù)。鈉基土的不透水半封閉屬性完全適用于把地下水與廢物隔離開來。劉陽生等 [78]在膨潤(rùn)土中加入膠粘劑，改善了膨潤(rùn)土的滲透性和力學(xué)性能，開發(fā)出了一種膨潤(rùn)土防滲卷材。它是一種理想的安全填埋場(chǎng)的襯層材料，可以解決人造有機(jī)防滲材料費(fèi)用高、施工復(fù)雜、易穿刺等缺點(diǎn)。 歐美國(guó)家自 20 世紀(jì) 70 年代以來，在地下水污染修復(fù)方面取得了很大的進(jìn)展，且逐漸發(fā)展成為較為系統(tǒng)的地下水污染治理技術(shù)。利用土壤和儲(chǔ)水層物 質(zhì)中含有的膨潤(rùn)土，在現(xiàn)場(chǎng)注入季錢鹽陽離子表面活性劑，使其形成有機(jī)膨潤(rùn)土礦物，用來截住和固定有機(jī)污染物，控制有機(jī)污染物在地下水中的遷移，防止地下水進(jìn)一步污染，并配合生物降解和其他手段，永久的消除地下水污染。目前，國(guó)外研究人員正致力于這項(xiàng)“現(xiàn)場(chǎng)’，綜合修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用研究 [79]。 3)放射性廢物的處理與處置 近幾十年以來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，放射性物質(zhì)被廣泛應(yīng)用。但對(duì)放射性污染物的治理不同于其他污染物的治理，處置較難。當(dāng)前只是利用放射性自然衰變的特性，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)將其封閉，使放射強(qiáng)度逐漸減弱的方法， 消除放射污染。膨潤(rùn)土和硅藻土可用作核吸附劑。放射性核素在膨潤(rùn)土和硅藻土上的吸附有效地阻止了其在廢物處理時(shí)的遷移。理解核素早膨潤(rùn)土和硅藻土中的吸附和擴(kuò)散非常重要。 Taclli 等 [80]發(fā)現(xiàn) Ra 在膨潤(rùn)土上的分配系數(shù)在 102104mL/g 范圍內(nèi)。 Ra在純蒙脫石上的吸附主要為離子交換吸附。 pH 較高時(shí)，表面絡(luò)合可以提高吸附量。 本課題研究的提出及其意義 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人民生活水平得到了不斷的提高，人們對(duì)環(huán)境的要求也不斷提高，但是隨著人口的增長(zhǎng)和工業(yè)化進(jìn)程的加快，勢(shì)必造成日益嚴(yán)重的環(huán)境污染 。含鈾廢水帶來的環(huán)境污染是復(fù)雜的、困難性的環(huán)境問題，影響因素很多而復(fù)雜且目前對(duì)含鈾廢水的處理還沒有特別經(jīng)濟(jì)有效的方法。硅藻土和膨潤(rùn)土具有較強(qiáng)的吸附能力，功能可與活性炭相媲美。而且我國(guó)有豐富的硅藻土和膨潤(rùn)土資源，全國(guó)有己有 14 省 (自治區(qū) )發(fā)現(xiàn)硅藻土 70 余處，探明儲(chǔ)量 .32 億噸，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量 20 億噸。全國(guó) 26 個(gè)省市 (自治區(qū) )有和膨潤(rùn)土礦床 (點(diǎn) )，資源量達(dá) 75 億噸以上，而且我國(guó)膨潤(rùn)土礦產(chǎn)質(zhì)優(yōu)量大，種類齊全。本課題旨在通過研究膨潤(rùn)土對(duì)廢水中鈾的吸附，尋找經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)境友好的新型含鈾廢水處理劑，來解決我國(guó)鈾礦冶領(lǐng)域核環(huán)境 污染問題。因此，此研究具有一定的科學(xué)意義和一定的應(yīng)用推廣價(jià)值，對(duì)我國(guó)目前核環(huán)境治理和相關(guān)地域地下水放射性污染修復(fù)、評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)和控制有一定的指導(dǎo)和參考意義。 本課題研究的內(nèi)容 研究了天然硅藻土、膨潤(rùn)土以及熱改性硅藻土和膨潤(rùn)土處理含鈾廢水的性能，具體內(nèi)容包括 : (1)研究鈉基膨潤(rùn)土吸附水中鈾時(shí)的影響因素 (吸附劑用量、吸附時(shí)間、初始 pH、鈾初始濃度 )，考察鈾去除率和吸附量與以上影響因素的關(guān)系 。 (2)研究改性膨潤(rùn)土吸附水中鈾時(shí)的影響因素 (吸附劑用量、吸附時(shí)間、初始 pH、鈾初始濃度 )，考察鈾去除率和吸附量與以 上影響因素的關(guān)系 。 (3)比較鈉基膨潤(rùn)土和改性膨潤(rùn)土吸附劑的吸附效果 。 (4)研究鈉基膨潤(rùn)土、改性膨潤(rùn)土對(duì)水中鈾的吸附動(dòng)力學(xué)模型 。 (5)研究鈉基膨潤(rùn)土、改性膨潤(rùn)土對(duì)水中鈾的吸附等溫式 。 (6)初步探討鈉基膨潤(rùn)土、改性膨潤(rùn)土、對(duì)水中鈾的吸附機(jī)理和規(guī)律， 第 2 章實(shí)驗(yàn)部分 實(shí)驗(yàn)材料和試劑 實(shí)驗(yàn)所用膨潤(rùn)土原土購于河南信陽，膨潤(rùn)土的主要成分如表 21 所示 : 化學(xué)主要成分 SiO2 Al2O3 MgO CaO K2O Fe2O3 Na2O P2O5 MnO TiO2 含量（ %） 表 21 膨潤(rùn)土樣品的主要化學(xué)成分 膨潤(rùn)土的制備 :將過 200 目篩后的膨潤(rùn)土放入烘箱內(nèi)，在 105℃下干燥 2h 后，冷卻，密閉存放以備用。 CTAB、 HA 改性膨潤(rùn)土的制備 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑 馬弗爐 KSWS12型 沈陽市節(jié)能電爐廠 精密酸度計(jì) pHS3C型 上海 虹益儀器儀表 有限公司 電子天平 BS 124 S型 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司 電熱恒溫干燥箱 2022型 通州市大華儀器儀表廠 分光光度計(jì) VIS7200型 上海天美科學(xué)儀器有限公司 超聲波清洗器 KQ3200E型 昆山市超聲波儀器有限公司 離心機(jī) 800B型 上海安亭科學(xué)儀器廠 馬弗爐 KSWS12型 沈陽市節(jié)能電爐廠 精密酸度計(jì) pHS3C型 上海 虹益儀器儀表 有限公司 電子天平 BS 124 S型 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司 電熱恒溫干燥箱 2022型 通州市大華儀器儀表廠 主要試劑 容器類玻璃儀器 :燒杯、窄口試劑瓶、錐形燒瓶、試管 量器類玻璃儀器 :酸 /堿式滴定管、不完全流出式分度吸管、單標(biāo)線移液管、單標(biāo)線容量瓶 鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備 準(zhǔn)確稱取 八氧化三鈾基準(zhǔn)，置于 100ml 燒杯中。加 10ml 濃鹽酸，兩滴硝酸，蓋上表面皿，電熱套上加熱至完全溶解，取下，稍冷，轉(zhuǎn)入 250ml容量瓶中，加水稀釋至刻度，搖勻，此溶液 lml 含 l0mg 鈾。 準(zhǔn)確移取 50ml 鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于 5OOml 容量瓶中，加 lml 鹽酸，用水稀釋至刻度，搖勻。此溶液濃度 lml 含 1mg 鈾。 實(shí)驗(yàn)所用的不同濃度的鈾溶液，由上述標(biāo)準(zhǔn)溶液加蒸餾水配制。 鈾的測(cè)定方法及標(biāo)準(zhǔn)曲線的 繪制 水中鈾濃度的測(cè)定方法偶氮砷Ⅲ分光光度法。 分別取如下含鈾量溶液轉(zhuǎn)入 25ml 的容量瓶中，加入蒸餾水至體積為 10ml 左右，加入 2 滴 2,4二甲基苯酚并加入 1:8 氨水使得溶液呈黃色，用 1mol/L 的硝酸調(diào)回分光光度計(jì) VIS7200型 上海天美科學(xué)儀器有限公司 超聲波清洗器 KQ3200E型 昆山市超聲波儀器有限公司 離心機(jī) 800B型 上海安亭科學(xué)儀器廠 高速離心機(jī) TG16— WS型 湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司 恒溫水浴鍋 HH— 60（ 0）型 蘇州威爾實(shí)驗(yàn)用品有限公司 恒溫 震蕩器 SHA— C型 江蘇省金壇市漢康電子有限公司 磁力攪拌恒溫槽 HXC— 500— 6A型 北京慧誠(chéng)佳儀科技有限公司 循環(huán)水式真空泵 SH2— D（Ⅲ） 型 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司 電動(dòng) 攪拌機(jī) JJ1型 江蘇金壇市億通電子有限公司 腐植酸 分析純 上海 巨楓化學(xué)科技有限公司 十六烷基三甲基溴化銨 分析純 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司 硝酸釷 分析純 上海晶純?cè)噭┯邢薰? 皂土 化學(xué)純 河南信陽化學(xué)試劑廠 鈾 分析純 中核金安鈾業(yè) 鹽酸 分析純 南昌鑫光精細(xì)化工廠 偶氮胂 Ⅲ 分析純 中國(guó)華東師范大學(xué)化工廠 氫氧化鈉 分析純 西隴化工股份有限公司 硝 酸 分析純 西隴化工股份有限公司 氨水 分析純 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司 至無色，加入 2ml 氯乙酸 乙酸鈉緩沖溶液（ PH=4），加入 2ml %偶氮砷Ⅲ溶液，用蒸餾水定容顯色 15min 后以試劑空白做對(duì)比液測(cè)吸光度。 濃度 C(181。g) 10 20 40 50 60 80 吸光度 A CTAB 柱撐粘土的制備及性能測(cè)試 皂土的有機(jī)改性一般步驟如下： ①稱量一定量的皂土，根據(jù)皂土的陽離子交換容量計(jì)算陽離子表面活性十六烷基三甲基溴化銨（ CTAB）的用量。 ②把皂土與 CTAB 用蒸餾水分散后倒入 250ml 容量瓶中，放到恒溫磁力攪拌器上 80℃攪拌 24h，抽濾，并用 80℃蒸餾水洗至洗滌水中不含溴離子。 ③在烘箱中 80℃烘干，研磨成粉末，過 100 目篩。 表 51 CTAB 與皂土中陽離子 R＋ 的 mol 比 Table 21 The mol ratio of CTAB and R＋ Sample No. 1 2 3 4 5 6 CTAB:R＋ 1:1 :1 :1 :01 :1 :1 改性土的層間結(jié)構(gòu) 皂土和改性皂土層間結(jié)構(gòu)變化用 SAXRD 表征，衍射圖譜如圖 21 所示，其中a 為原皂土， b 為 Na 化改型后的皂土，由測(cè)試結(jié)果可以得到原皂土的層間距0 2 4 6 8 10 12 14 161 0 0 00100020223000400050006000700080003 . 8 21 . 9 63 . 8 42 . 0 43 . 8 92 . 1 14 . 0 92 . 0 12 . 1 12 . 5 51 . 2 11 . 5 3654231baCPSD e g 圖 21 小角 X 射線衍射圖 Fig. 21 smallangle Xray diffraction patterns 為 ，為 Ca 型皂土，鈉化改型后層間距變?yōu)?，為典型的鈉型土。有機(jī)柱撐后的粘土，隨著 CTAB:R＋ 的不同，其層間距在 ～ 之間變化， CTAB 量較少的 1 號(hào)和 2 號(hào)樣品都只有一個(gè)主峰，層間距都在 2nm 左右，但是隨著 CTAB 量的增多， 3 號(hào)、 4 號(hào)、 5 號(hào)和 6 號(hào)樣品，衍射峰都有 2 個(gè)，分別在2nm 左右和 左右，其中 3 號(hào)樣品達(dá)到最大層間距 。這表明陽離子表面活性劑 CTAB 交換陽離子進(jìn)入粘土層間后，其排列的方式是多樣化的，添加CTAB 量的多少直接影響到其在粘土層間的排列方式。 CTAB 陽離子 33)(CHNR ?? 的理想結(jié)構(gòu)模型為 3 個(gè)甲基和 1 個(gè)十六烷基分別取代 NH4＋ 上的 4 個(gè)氫而形成，其結(jié)構(gòu)如圖 52 所示。烷基鏈相當(dāng)于一個(gè)橢圓柱體，其截面長(zhǎng)徑為 ，短徑為 ，含氮和三個(gè)甲基的一端長(zhǎng)徑為 ，短徑為 ，完全伸直時(shí)長(zhǎng)度為 左右。當(dāng) CTAB 的頭部銨離子通過離子交換作用進(jìn)入粘土片層之間時(shí)，烷基鏈也隨之進(jìn)入同一納米級(jí)空間。當(dāng)粘土片層之間的 CTAB 濃度較低，烷基鏈往往采取與粘土片層表面平行的方向分布，而隨著插層劑濃度的增加，粘土片 層之間的烷基鏈將由單層逐漸向雙層過渡，并逐漸采取與粘土片層表面有一定角度的方向分布。小角 X 射線分析得到 1 號(hào)樣品的層間距為 ，去掉無機(jī)層的厚度 ，則有機(jī)層的厚度為 ，這個(gè)值大于烷基鏈橫向平鋪的最大值 ，但小于完全豎直的值 ，所以可以認(rèn)為烷基鏈在粘土層間的排列方式為傾斜單層，如圖 23（ a）所示，由于烷基鏈完全豎直的高度為 ，根據(jù)傾斜角的定義，由式 ?? ，可計(jì)算得到傾斜角 ? 為 176。 樣品 2 和樣品 1 一樣，也是傾斜單層結(jié)構(gòu)，傾斜角為 176。 圖 22 33)(CHNR ?? 結(jié)構(gòu)模型 The structure model of 33)(CHNR ?? 樣品 樣品 樣品 樣品 6 類似地，都出現(xiàn)兩個(gè)衍射峰，這說明有兩種結(jié)構(gòu)共存。樣品 3 層間距為 對(duì)應(yīng)的是傾斜單層結(jié)構(gòu)，傾斜角為 176。，同時(shí)，這個(gè)層間距對(duì)應(yīng)的有機(jī)層厚度為 ，與平鋪的雙層結(jié)構(gòu)得到的 比較吻合，但是由于離子間較強(qiáng)的斥力作用，這種平鋪雙層結(jié)構(gòu)較難發(fā)生，用鏈鎖嵌合結(jié)構(gòu)模式解釋，形成了假三層，如圖 23（ b）所示，穩(wěn)定的假三層層間距為 ，與我們測(cè)得的樣品 3 有機(jī)層 比較吻合。另外一個(gè)峰對(duì)應(yīng)的層間距為 ，大于單層完全豎直的最大值，推測(cè)為傾斜雙層結(jié)構(gòu)，如圖 23（ c）所示，計(jì)算得出傾斜角為 176。同樣，樣品 4 層間距 對(duì)應(yīng)的是單 (a) （ b） （ c）