【正文】 、 Mg2+等 )吸附于其間，并保持著交換狀態(tài)。陽(yáng)離子價(jià)高，水 化膜厚，膨脹倍數(shù)高。蒙脫石顆粒吸附水化的陽(yáng)離子，形成雙電層 (水化膜 )[46]。 膨潤(rùn)土還具有如下顯著特性 : (1)膨脹性 膨潤(rùn)土吸水 (或有機(jī)物 )膨脹，晶層底面間距加大。 蒙脫石晶層間陽(yáng)離子與晶體格架間形成電偶極子，晶層間結(jié)合力較弱，能吸附極性水分子，根據(jù)陽(yáng)離子種類及相對(duì)濕度，層間能吸附一層或兩層水分子。其結(jié)果是 :不同的置換離子、置換位置、置換量構(gòu)成了一系列復(fù)雜形式。硅氧四面體中的硅除能被鋁代替外，也可被 Fe3+等代替。膨潤(rùn)土一般為白色至淡藍(lán)色，因含鐵量的變化又呈淡灰、淡綠、粉紅、黑雜等色，具臘狀、土狀或油狀光澤，硬度為12，密度為 [44]。硅氧四面體系由處于同一平面的硅氧四面體的三個(gè)頂點(diǎn)氧與相鄰硅氧四面體共用而連接成一系列近似六方環(huán)網(wǎng)格的硅氧片 :鋁 (鎂 )氧 (輕基 )八面體是以鋁 (鎂 )為中心原子，并與彼此頂點(diǎn)相對(duì)的四面體片的四個(gè)頂點(diǎn)氧處于同一平面的兩個(gè)經(jīng)基夠成六配體的鋁 (鎂 )氧 (羥基 )八面體，這些八面體彼此借 O 膨潤(rùn)土的性質(zhì)及用途 膨潤(rùn)土的性質(zhì) 膨潤(rùn)土通常是與眾多礦物伴生而以蒙脫石為主要成分的粘土礦物。熊春華等 [34]發(fā)現(xiàn)大孔嶙酸樹(shù)脂在 pH為 3 的 HAVcNaAc 體系中對(duì) UO2+有很好的吸附性，靜態(tài)吸附容量為 。王翠萍等 [32]發(fā)現(xiàn)榕樹(shù)葉在 pH 為 3，吸附時(shí)間 20min 時(shí)吸附鈾的能力最高，鈾濃度越高，榕樹(shù)葉的吸附量越大。復(fù)合氧化物膠體中 Si 與 Ti 的最佳摩爾比為 1:3。 核素的其它吸附劑吸附 張慧等 [30]合成了 6種 Si02TiO2復(fù)合水合氧化物膠體，研究了它們對(duì)鈾的吸附，結(jié)果表明，離子強(qiáng)度對(duì)該二元復(fù)合膠體吸附鈾的影響與溶液中鈾的濃度有關(guān) 。pH 較低時(shí)，吸 附過(guò)程為離子交換過(guò)程，而當(dāng) pH 值大于 5 時(shí)則為表面絡(luò)合吸附。 馬騰等 [27]指出，粘土對(duì)鈾有較強(qiáng)的吸附能力，鈾在粘土上的吸附量在近中性的pH 值 ()時(shí)達(dá)到最大值，而在偏酸性和偏堿性的條件下，鈾在粘土上的吸附量迅速減少。隨著添加劑 Fe2O3 和 Fe3O4 加入量以及 Fe2+濃度的增大，99Tc 在膨潤(rùn)土中的吸附比增大，吸附平衡后， 99Tc 主要以 Tc(Ⅲ )的形式存在 。并采用動(dòng)態(tài)法 (交換柱 )處理了含鈾廢水，效果良好，鈾的去除率在 %以上，排放液中鈾的殘余濃度達(dá)到國(guó)家規(guī)定的 。并采用表面 絡(luò)合模型 (SCM)模擬計(jì)算了該類原狀粘土對(duì) U(Ⅵ )的吸附特征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在近中性條件下， U(VI)的吸附率最高 (占總量的 92%)， Kd為 1226mL/g，填隙粘土對(duì)放射性元素具有大的吸附容量，是高放廢物深地質(zhì)處置庫(kù)主巖必備性質(zhì)之一。結(jié)果表明，混合型膨潤(rùn)土對(duì) Np(V)有較好的吸附能力。(2)低氧條件下，混合型膨潤(rùn)土在最終 pH 時(shí)，隨著 pH 的升高， Kd值增大，在 pH=時(shí)，出現(xiàn)最大值 。得到如下主要結(jié)果 :(l)大氣條件下， 237Np 在混合型、 Mg 型、 Ca 型膨潤(rùn)土上的吸附分配比 Kd分別為 、 、 。在大氣和低氧 (氧含量低于 5 106mol/mol 的 Ar 氣氣氛 )兩種條件下，分別測(cè)定了 237Np 在混合型、 Mg 型、 Ca 型三種膨潤(rùn)土上的吸附分配比 Kd值 。 當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)粘土吸附核素的研究較少，主要還停留在實(shí)驗(yàn)研究階段。 1:1 型的粘土的典型代表是高嶺土，高嶺土等粘土由于具 有較大的比表面積，因此具有吸附能力，但是純高嶺土的吸附選擇性不大。前者的構(gòu)造層四面體和八面體通常帶有電荷，由于四面體中的四價(jià)中的四價(jià)硅可被三價(jià)鋁、鐵等取代，或八面體中的中心三價(jià)陽(yáng)離子鋁可被二價(jià)的鎂、鐵等同質(zhì)離子取代，造成晶胞電價(jià)不飽和 。含鈾廢水的生物吸附目前主要處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，并主要放在處理放射性廢液上，在地下介質(zhì)中生物對(duì)放射性核素的吸附、細(xì)胞固定化及工程設(shè)計(jì)等方面還需進(jìn)行大量的研究工作。研究發(fā)現(xiàn)，用煮沸的方法或是用甲醛、乙醛、二甲亞礬和氫氧化鉀等試劑對(duì)菌絲體進(jìn)行預(yù)處理后，改性后的菌絲體對(duì)鈾的吸附能力都有較大程度的提高。王翠萍等 [20]發(fā)現(xiàn)啤酒酵母菌在 pH 為 6，粒度為 時(shí)，吸附鈾的能力最高，吸附量為 。張小枝等 [18]用藍(lán)細(xì)菌滿江紅魚(yú)腥藻為吸附材料研究得出，對(duì)濃度低于 。譚紅等 [16]研究了酵母細(xì)胞能夠快速富集溶液中的鈾，對(duì)鈾的最大富集量可達(dá)。其中對(duì)鈾有價(jià)值的吸附材料主要來(lái)源于菌類和藻類，淀粉和纖維素等應(yīng)用較少。八十年代初，加拿大學(xué)者 Tsezos 和 volesky 利用生物材料富集鈾，獲得了美國(guó)和加拿大的專利 [15]。目前鈾礦石浸出所使用的微生物種類繁多，主要有氧化亞鐵硫桿菌、嗜酸硫桿菌、氧化亞鐵鉤端螺桿菌以及熱氧化硫硫化裂片菌等印度 用微生物對(duì)鈾礦冶廢水進(jìn)行了研究。利用微生物處理含鈾廢水的研究工作有不少相關(guān)報(bào)道。其中有價(jià)值的鈾的吸附材料主要來(lái)源于菌類和藻類。 含鈾廢水的微生物富集也因此受到了日益重視。投資小，運(yùn)行費(fèi)用低，可有效地回收一些貴重金屬 。 生物吸附的特點(diǎn)主要有 :生物吸附材料來(lái)源廣泛，品種豐富，成本低、吸附速度快、吸附量大、選擇性好 。生物吸附重金屬是起步于 70 年代的新興研究領(lǐng)域， 30 多年來(lái)，對(duì)生物吸附重金屬的研究取得了較大進(jìn)展。近年來(lái)，生物吸附法以其高效、廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)逐漸引起了人們的興趣。在含鈾廢水的處理方面，人類一直在尋求高效經(jīng)濟(jì)的方法。 其它處理方法 除了以上三種處理方法外，電滲析、電泳、反滲透、土壤滲濾、浮選、泡沫分離、吸附法、氧化還原等方法均可用于處理放射性廢水，但由于處理技術(shù)及實(shí)際操作過(guò)程中存在的許多問(wèn)題尚待解決，尚未得到廣泛應(yīng)用。 缺點(diǎn) :費(fèi)用昂貴，蒸發(fā)設(shè)備易發(fā)生腐蝕、結(jié)垢等現(xiàn)象，在蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)和使用中還必須考慮防爆炸問(wèn)題。在其放射性低于最大允許濃度時(shí)便可直接排于環(huán)境中，而在其放射性較大時(shí)，可附加離子交換處理后再行排放。將廢水送入蒸發(fā)器加熱段的加熱管中，同時(shí)將工作蒸汽通入加熱管的外側(cè)空間，通過(guò)管壁的熱傳導(dǎo)將 廢水加熱沸騰，廢水中的水分被逐漸蒸發(fā)形成水蒸汽，隨后經(jīng)冷卻凝結(jié)成水。有些離子交換樹(shù)脂的化學(xué)、機(jī)械和輻射穩(wěn)定性較差，價(jià)格昂貴。 缺點(diǎn) :交換選擇性不理想，交換容量有限，廢水中的競(jìng)爭(zhēng)離子干擾嚴(yán)重，一般需進(jìn)行預(yù)處理。有機(jī)離子交換劑主要有陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、陰離子交換樹(shù)脂和磺化瀝青等。無(wú)機(jī)離子交換劑有高嶺土、伊利土、蒙脫土、膨潤(rùn)土等粘土礦，沸石類礦物，凝灰?guī)r，多價(jià)金屬的氧化物和氫氧化物。如在陽(yáng)離子交換劑中，其中的陽(yáng)離子與溶液中的另一種陽(yáng)離子發(fā)生交換反應(yīng)，達(dá)到去除溶液中陽(yáng)離子的目的。因此用離子交換法處理經(jīng)化學(xué)沉淀處理后的放射性廢水以及含鹽量少和濁度小的放射性廢水能獲得較高的凈化效率。 缺點(diǎn) :絮凝反應(yīng)與水溶液的酸堿度、離子濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間等條件有關(guān)，因此操作條件較苛刻，同時(shí)產(chǎn)生的泥漿量也較大，并造成了新的污染，通常隨后還要進(jìn)行離子交換和蒸發(fā)濃縮處理。首先將絮凝劑加入水中并充 分?jǐn)嚢?，第二步是絮凝劑在水中通過(guò)復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)發(fā)生水解和凝聚，形成分散的膠體顆粒，第三步是通過(guò)攪拌使之發(fā)生絮凝，即一些細(xì)分散顆粒互相接觸和粘附而逐漸形成大絮團(tuán)?；瘜W(xué)處理的目的，是使廢水中的放射性核素轉(zhuǎn)移并濃集到小體積的污泥中，而使大體積餓廢水剩余很小的放射性，從而達(dá)到允許排放標(biāo)準(zhǔn)而安全排放于環(huán)境。 化學(xué)沉淀法 多數(shù)原子能研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)部門(mén)都使用化學(xué)沉淀法處理中低水平放射性廢水。因此，放射性廢水的處理，從本質(zhì)而言無(wú)非是貯存與擴(kuò)散兩種方式，即用適當(dāng)?shù)姆椒ㄌ幚硪院髮⒋蟛糠值姆派湫赞D(zhuǎn)移到小體積的濃縮廢物中并加以貯藏，而使大體積廢水中剩余的放射性小于最大允許濃度以將其排放于環(huán)境中進(jìn)行稀釋和擴(kuò)散。意大利有兩個(gè)村莊在 19571965 年期間胃癌和腸癌患者顯著增加，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)是由于起用了一口新井，井水的放射性高達(dá) 4400 微居里 /升，而老井水的放射性僅為 80 微居里 /升。在大劑量照射下能使人死亡。放射性廢水中含有的廢棄放射性核素通過(guò)自身的衰變而放射出α、β、γ射線，這些射線在較大的輻照劑量下對(duì)人體的組織和器官有危害作用，如能導(dǎo)致脫發(fā)，皮膚起紅斑，白血球、紅血球或血小板減少，白血病，白內(nèi)障。 外輻射包括廢水中的輻射體 (主要是γ和β射線 )直接對(duì)人體的輻射以及人在被放射性廢水污染的水體中游泳或劃船時(shí)受到的輻射。放射性廢水對(duì)環(huán)境的污染主要是由其中所含的放射性核素引起的，它們對(duì)生物和人體會(huì)產(chǎn)生多種損傷和致病效應(yīng)。大氣和環(huán)境中的放射性物質(zhì)，可經(jīng)過(guò)呼吸道、消化道、皮膚 、直接照射、遺傳等途徑進(jìn)入人體，一部分放射性核素進(jìn)入生物循環(huán)，并經(jīng)食物鏈進(jìn)入人體。由于水占人體重量的 70%左右，所以射線間接作用對(duì)人體健康的影響不直接作用更大。這種作用可以是直接的，既射線直接作用于組成機(jī)體的蛋白質(zhì)、碳水化合物、酵素等而引起電離和激發(fā)可，并使這些物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，引起人體生命過(guò)程的改變 。放射性污染的輻射，哪怕強(qiáng)到直接致死水平，人類的感官對(duì)它都無(wú)任何直接感受，從而采取躲避防范行動(dòng)，只能繼續(xù)受害。這樣一來(lái)，極少的放射性同位素污染發(fā)出的很少的輻射劑量如果長(zhǎng)期存在于人身邊或人體內(nèi)，就可能長(zhǎng)期積累對(duì)人體造成嚴(yán)重危害。盡管人或生物體自身有一定對(duì)輻射傷害的修復(fù)功能，但極弱。放射性污染是通過(guò)發(fā)射 a、 p、丫、中子等輻射都屬于致電離輻射。 (2)自然條件的陽(yáng)光、溫度無(wú)法改變放射性核同位素的放射性活度，人們也無(wú)法用任何化學(xué)或物理手段使放射性核同位素失去放射性。 緒論 放射性廢水的來(lái)源、特點(diǎn)及危害 放射性廢水的來(lái)源 隨著全球原子能事業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)生的放射性廢水的數(shù)量和種類越來(lái)越多，其來(lái)源也十分廣泛，在原子能工業(yè)的各個(gè)主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及放射性同位素的應(yīng)用中都排放出大量的放射性廢水。如鈾礦的開(kāi)采和水冶廢水、鈾的精制和核燃料制造廢水、反應(yīng)堆運(yùn)行廢水、反應(yīng)堆卸除乏燃料的后處理廢水、生產(chǎn)放射性同位素產(chǎn)生的廢水以及使用放射性同位素的工廠和研究部門(mén)產(chǎn)生的廢水等 放射性廢水污染的特點(diǎn) 和人類生存環(huán)境中的其它污染相比，放射性廢水污染有以下特點(diǎn) (1)一旦產(chǎn)生和排入到環(huán)境中，就不斷對(duì)周圍產(chǎn)生放射性，永不停止，只是遵循各種放射性同位素內(nèi)固定速率不斷減少其活性，其半衰期即活度減少到一半所需的時(shí)間從幾分鐘到幾千年不等。 (3)放射性污染對(duì)人類作用有累積性。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期深入研究，已經(jīng)探明致電離輻射對(duì)人 (生物 )危害的效果 (劑量 )具有明顯的累積性。實(shí)驗(yàn)表明，多次長(zhǎng)時(shí)間較小劑量的輻射所 產(chǎn)生的危害近似等于一次輻射該劑量所產(chǎn)生的危害。 (4)放射性污染既不象化學(xué)污染多數(shù)有氣味或顏色，也不象噪聲振動(dòng)、熱、光等污染，公眾可以直接感知其存在 。 放射性廢水的危害 (1)產(chǎn)生危害的原理、途徑及程度 放射性引起的生物效應(yīng)，主要是使機(jī)體分子產(chǎn)生電離和激發(fā) ，破壞生物機(jī)體的正常機(jī)能。也可以是間接的，即射線與機(jī)體內(nèi)的水分子起作用，產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑和強(qiáng)還原劑，破壞有機(jī)體的正常物質(zhì)代謝，引起機(jī)體系列反應(yīng)，造成生物效應(yīng)。應(yīng)指出的是，射線對(duì)機(jī)體作用是綜合性的，在同等條件下，內(nèi)輻射要比外輻射危害更大。 (2)對(duì)人的影響 放射性廢水對(duì)其生態(tài)環(huán)境和人類健康危害極大，如果任其排放于環(huán)境中，就會(huì)造成極其嚴(yán)重的后果。放射性廢水中的放射性核素通過(guò)外輻射和內(nèi)輻射兩條途徑對(duì)人體發(fā)生危害。 廢水中 的放射性核素進(jìn)入人體產(chǎn)生內(nèi)輻射的途徑有 :飲用被放射性核素在水體和土壤中轉(zhuǎn)移到水生物、糧食、蔬菜等食物以及牲畜、家禽中并發(fā)生濃集放大作用，人通過(guò)食物鏈會(huì)將污染環(huán)境的放射性核素?cái)z入體內(nèi)，超過(guò)允許含量時(shí)，就會(huì)受到損傷和致病。影響生殖機(jī)能，癌癥等 。如在核燃料再加工中產(chǎn)生的高水平放射性廢液，只要從貯 存設(shè)備中泄漏了 極少量，人不慎短時(shí)間接觸，就會(huì)受到嚴(yán)重的輻射損傷甚至死亡。 放射性廢水的傳統(tǒng)處理方法 處理放射性廢水與處理普通工業(yè)廢水的一個(gè)根本區(qū)別在于后者的一些化學(xué)毒性如酚、氰、有機(jī)磷等能夠用物理、化學(xué)或生物學(xué)處理將其分解破壞，而放射性核素用這些方法卻不能被破壞，即不能改變其衰變輻射的固有特性，只能靠其自然衰變來(lái)降低以致消失 其放射性。在放射性廢水的處理方面，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了許多試驗(yàn)研究與生產(chǎn)實(shí)踐，幾乎嘗試使用了 污 水領(lǐng)域中所有的處理方法與技術(shù)，以物理、化學(xué)方法為主，主要有以下幾類處理方法。這是因?yàn)閺U水中放射性核素的氫氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽等化合物大多是不溶性的，因此能在化學(xué)處理中被除去，至少被部分除去，而在絮凝劑或載體投加量較大形成大量絮凝沉淀時(shí)，其去除率更高。廢水中放射性核素的不溶性物質(zhì)通過(guò)沉淀法除去，同時(shí)為了達(dá)到較高的去除率，在化學(xué)沉淀過(guò)程中一般都要加入絮凝劑。 主要優(yōu)點(diǎn) :處理設(shè)備簡(jiǎn)單，費(fèi)用低廉，對(duì)大多數(shù)放射性核素具有良好的去除效果。 離子交換法 許多放射性核素在水溶液中呈離子狀態(tài)，特別是經(jīng)化學(xué)沉淀處理后的廢水 ，其中含有大量的陽(yáng)離子，只有少數(shù)是陰離子。離子交換是一種等當(dāng)量的可逆反應(yīng)過(guò)程。常用的離子交換劑分為無(wú)機(jī)和有機(jī)離子交換劑兩大類。分子篩，離子篩等。 主要優(yōu)點(diǎn) :處理設(shè)備比較簡(jiǎn)單，去除含鹽量少和濁度小的放射性廢水時(shí)的凈化效率較高。要求廢水中的懸浮固體濃度和總固體濃度必須很低，廢水中的放射性核素必須程離子狀態(tài)。 蒸發(fā)濃縮法 廢水中的大多數(shù)放射性核素是不揮發(fā)性的，因此可用蒸發(fā)濃縮法處理廢水，使其得到有效的凈化和濃縮。而廢水中的放射性核素，特別是不揮發(fā)的放射性核素，大都被保留在殘余液中