温度对MX-80膨润土物理性能的影响

为研究高温受热对膨润土物理性能的影响,将MX-80膨润土粉末置于4种不同温度(25、100、150、200℃)下受热30 d后,对其进行比重、界限含水率、膨胀指数试验。在此基础上,利用热重分析试验(TGA)和X射线衍射试验(XRD)揭示高温受热后MX-80膨润土的物理性能变化及微观机理。试验结果表明:MX-80膨润土的比重、界限含水率、膨胀指数均随受热温度增加而减小,100℃以下受热时温度对膨润土物性的影响较小,在150℃及以上受热时对物性指标的影响较大;受热30 d后MX-80膨润土中蒙脱石含量减少,150、200℃下受热后出现了新矿物钠云母,表明受热温度达到150℃后土中出现了蒙脱石向钠云母的转化;受热后MX-80膨润土吸附的弱结合水、强结合水含量减少;MX-80膨润土物理性能的变化可归因于不同高温作用后土中蒙脱石向钠云母的转化和结合水的脱附。

Modeling of radionickel sorption on MX-80 bentonite as a function of pH and ionic strength

MX-80 bentonite was detected using acid-based titration, XRD and FTIR in detail. The sorption behavior of 63Ni(II) from aqueous solution to MX-80 bentonite was investigated as a function of solid content, ionic strength and pH by using batch technique. The experimental data of 63Ni(II) sorption on MX-80 bentonite was obtained using the diffuse layer model (DLM) with the aid of FITEQL 3.1 program. The results indicated that the sorption of 63Ni(II) on MX-80 bentonite was mainly dominated by surface complexation, and cation exchange also contributed partly to 63Ni(II) sorption at low pH values. The sorption isotherms were simulated by Langmuir and Freundlich models, and the results indicated that Freundlich isotherm model fitted the sorption data better than the Langmuir isotherm model. The results are crucial to evaluate the sorption and migration of radionickel in MX-80 bentonite.

MX-80膨润土高温老化时间效应的细微观分析

在200℃高温条件下,对MX-80膨润土粉末进行了不同时长(0、15、30、60、90、120 d)的热老化预处理;通过热重分析(thermogravimetric analysis,简称TGA)、X射线衍射(X-ray diffraction,简称XRD)和电镜扫描(electron microscope scanning,简称SEM)等试验探讨了MX-80膨润土中结合水、矿物成分、微观形貌等随热老化时间t的变化规律;基于蒙脱石矿物晶体结构学理论揭示了MX-80膨润土高温老化时间效应的细微观机制。试验结果表明:(1)膨润土中自由水、弱结合水和强结合水随热老化时间t的递增均发生不同程度的脱附现象,0~15 d变化显著,15 d后趋于稳定,120 d后三者降幅分别为82.6%、68.8%和96.5%;(2)随着热老化时间t的增加,膨润土主要矿物成分蒙脱石部分转化为稳定性较好的钠云母,0~15 d变化显著,15 d后趋向稳定,120 d后二者的变化量分别为–12.57%和+12.47%;(3)高温热老化过程中,蒙脱石矿物的晶层间距减小,引起片层状矿物之间收缩变形,导致膨润土的微观形貌随着热老化时间t的递增发生不同程度的变化;(4)高温热老化状态下,膨润土的矿物成分转化、结合水脱附、微观形貌改变等三者之间相互作用和彼此影响,是引起膨润土宏观物理力学性能发生变化的根本原因。

复杂化学条件对MX-80膨润土膨胀特性的研究进展

膨润土材料由于其良好的膨胀性能,被选作为核废料处置库首选缓冲(回填)材料。鉴于MX-80膨润土膨胀特性的研究成果,对研究高庙子膨润土具有重要的参考意义。本文梳理了复杂化学条件对膨润土膨胀性能的影响规律,并提出了自己合理的建议。目前国外对MX-80膨润土展开了大量的研究,研究成果对于国内高庙子膨润土的研究有借鉴意义。本文简述目前已有的混合溶液对MX-80膨润土缓冲性能的研究现状,旨在为我国GMZ膨润土在复杂化学环境下的缓冲性能的研究提供参考。

苯酚在BS-Tw80复配修饰膨润土和高岭土上吸附的比较

以不同阳离子交换量(CEC)的膨润土和高岭土为基质,采用两性表面修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)+非离子表面修饰剂吐温80(Tw80,T)进行复配修饰,以批处理法对比研究了不同修饰比例、温度、离子强度和p H条件下,两性复配修饰膨润土和高岭土对苯酚吸附的效果,并从吸附等温线、温度效应和热力学角度探讨比较了吸附机制。结果表明,土样CEC是影响复配修饰土样对苯酚吸附的关键因素,相同比例两性复配修饰的膨润土对苯酚吸附量均高于高岭土。不同因素对于复配修饰膨润土和高岭土吸附苯酚的影响总体具有良好的一致性,复配修饰均显著增强了膨润土和高岭土对苯酚的吸附能力,两种不同基质的50倍CEC的BS-12修饰基础上不同碳碳比例Tw80(50BS+T)修饰土样随Tw80修饰比例加大对苯酚吸附量增大,100倍CEC的BS-12修饰基础上不同碳碳比例Tw80(100BS+T)修饰土样随Tw80修饰比例加大对苯酚吸附量降低,复配修饰两种吸附基质对苯酚吸附量均随着温度、p H的升高而降低,随着离子强度的增大而升高。Henry模型适用于描述苯酚在各供试土样的吸附。BS+T复配修饰膨润土对苯酚的吸附决定于焓减和熵增,是多种吸附形式并重的吸附机制,而BS+T复配修饰高岭土是焓减决定的以疏水分配吸附为主的吸附机制。

pH值和离子强度对放射性核素镍在MX-80黏土上的吸附影响和模型研究

利用酸碱滴定、XRD和FTIR对MX-80黏土进行了详细的表征和分析.用静态法研究了离子强度、固相浓度和pH值对放射性核素63Ni(Ⅱ)在MX-80黏土上的吸附,并用扩散模型(diffuse layer model(DLM))和FITEQL3.1软件对吸附数据进行模型拟合研究.研究结果表明,放射性核素63Ni(Ⅱ)在MX-80黏土上的吸附主要受表面络合作用,在低pH条件下离子交换作用也起一定的影响.利用Langmuir和Freundlich模型对吸附等温线进行拟合研究,表明Freundlich模型可以更好的拟合放射性核素63Ni(Ⅱ)在MX-80黏土的吸附.研究结果对于评估放射性核素63Ni(Ⅱ)在作为填充材料的MX-80黏土中的吸附和迁移具有重要的意义.

接触时间、pH值、土壤中腐植酸/富里酸、离子强度和温度对MX-80膨润土吸附U(VI)的影响

本文在室温条件下采用批处理的方式,研究了MX-80膨润土对水溶液中U(VI)的吸附行为,考察了接触时间、pH值、离子强度、固体含量、腐植酸(HA)、富里酸(FA)和温度等因素的影响。实验结果表明,MX-80膨润土对U(VI)的吸附能力受pH和离子强度的影响较大。U(VI)从水溶液被吸附到MX-80膨润土上的速度相当快,并且其动力学吸附数据符合准二维速率方程。腐植酸可以显著增强MX-80膨润土对的U(VI)吸附,而富里酸对U(VI)的吸附没有显著影响。从不同温度下计算得到的MX-80膨润土对U(VI)的吸附热力学参数(△H0,△S0和△G0)可以看出,MX-80膨润土对U(VI)的吸附反应是自发的吸热反应。