Сорбция Np и Pu на коллоидных частицах оксидов Fe(III) и Mn(IV) в присутствии гуминовых кислот

• Автор: Петрова, Айгуль Билгиновна
• Шифр специальности: 02.00.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Проблема обращения с радиоактивными отходами

1.1.1. Поступление техногенных радионуклидов в окружающую среду

1.2. Химические свойства актинидов в окружающей среде

1.2.1. Поведение актинидов в водных растворах

1.2.2. Коллоидные частицы, содержащие ионы актинидов

1.3. Сорбция актинидов па минеральных коллоидных частицах

1.3.1. Описание сорбционных процессов

1.3.2. Взаимодействие ионов актинидов с оксидами железа и марганца
1.3.2.1. Сорбция ионов акгинидов на гетите
1.3.2.2. Сорбция ионов актинидов на гематите
1.3.2.3. Сорбция ионов актинидов на оксидах марганца
1.4. Гуминовыс вещества в природных водах
1.4.1. Влияние ГК па поведение актинидов в водных растворах
1.4.2. Сорбция актинидов на Бссодсржащих минералах в присутствии ГВ ГЛАВА 2. ЭКСЕРИМЕ1 НАЛЫ 1АЯ ЧАСТЬ И МЕТОДЫ
2.1. Реактивы и оборудование
2. . . Приготовление растворов плутония и нептуния в различных состояниях окисления
2.1.2. Синтез и диагностика коллоидных частиц оксидов РеIII и Мп1У
2.1.2.1. Получение и очистка гетита аГеООН
2.1.2.2. Получение и очистка гематита аГез
2.1.2.3.олучспис и очистка диоксида марганца
2.1.2.4. Диагностика полученных препаратов
2.1.3. Приготовление растворов гуминовых кислот
2.1.3.1. Выделение гуминовых кислот леоиардита
2.1.3.2. Фенолформальдегидная сополикоиденсация
2.1.3.3. Анализ выделенных препаратов ГК
2.2. Проведение сорбционных экспериментов
2.2.1. Поведение Кр и Ри в бинарных системах
2.2.1.1. Исследование сорбции ЫрУ и Ри1 У,У на ссГеОО 1
2.2.1.2. Исследование сорбции ЫрУ, РиУ и РиV на аГез
2.2.1.3. Исследование сорбции ЫрУ, РиУ и РиV па Мп
2.2.1.4. Определение степеней окисления Ри и Ыр
2.2.2. Сорбция ИрУ и РиУ на гетите и гематите в присутствии ГК
2.2.2.1. Исследование системы гетитГК методом сканирующей просвечивающей рентгеновской микроскопии БТХМ и атомносиловой микроскопии АСМ
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Диагностика образцов оксидов и оксигидроксидов Ре и Мп
3.2. Характеристика состава гуминовых кислот
3.3. Результаты сорбционных экспериментов
3.3.1. Поведение Пр и Ри в бинарных системах
3.3.1.1. Исследование зависимости сорбции ЫрУ и Ри1У,У от времени
на аГсООН, аРез и Мп
3.3.1.2. Исследование сорбции ЫрУ и РиУ от 3.3.1.3 Сорбция Ри1У на коллоидных частицах аРсООН, аРез и Мп
3.3.1.5. Сорбция Ыр и Ри при различной ионной силе
3.3.1.6. Расчет констант равновесия сорбционных реакций
3.3.2. Сорбция актин идов в присутствии ГК
3.3.2.1. Сорбция ЫрУ на гетите и гема гите в присутствии ГК
3.3.2.2. Сорбция РиУ на гетите в присутствии ГК
3.3.2.3. Результаты сканирующей просвечивающей рентгеновской микроскопии и атомносиловой микроскопии системы гетитГК
ВЫВОДЫ
БЛАГОДАРНОСТИ
ПРИЛОЖЕНИЯ
С ИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ
С ИСОК ИС1ЮЛЬЗОВАШЮЙ ЛИТЕРАТУРЫ
СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ
АСМ атомносиловая микроскопия
ВЛО высокоактивные отходы
ГВ уминовые вещества
ГК гуминовые кислоты
НАО низкоакгивныс отходы
ОЯТ отработавшее ядсрнос топливо
ПЭМ просвечивающая электронная микроскопия
РАО радиоактивные отходы
РАС рентгеновская абсорбционная спектроскопия
РФС рентгеновская флуоресцентная спектроскопия
РФЭС рентгеновская фогоэлекгронная спекфоскопия
С АО средисактивные отходы
СИ синхрогропное излучение
СЭМЭДС сканирующая электронная микроскопия с энергодисперсионной спектроскопией
ТУЭ трансурановые элементы ФК фульвокислоты ЯМР ядерномагнитный резонанс ЯТЦ ядерный топливный цикл
СЕ1СРМ5 капиллярный электрофорез с массспсктрометрисй индукгивио связанной плазмы
ПХАГ8 рентгеновская абсорбционная спектроскопия протяженной тонкой структуры рентгеновскою поглощения
8ТХМ сканирующая просвечивающая рентгеновская микроскопия ХА8 рентгеновская абсорбционная спектроскопия ближней тонкой структуры рентгеновского поглощения Кц коэффициент распределения, лкг, лм
ВВЕДЕНИЕ
АКТУАЛЬНОСТЬ


Исследовать механизмы сорбции V и IV,V на коллоидных частицах гстита , гематита а1ез и диоксида марганца Мп на молекулярном уровне, включая кинетику сорбции, протекания окислительновосстановительных реакций, зависимость сорбции от , ионной силы. Рассчитать константы равновесия сорбционных реакций на поверхности исследуемых коллоидных частиц. Провести сравнение сорбционной способности различных III и Мп1Усодсржащих оксидов. С использованием метода сорбции в статических условиях и спсктромикроскопичсских методов изучить влияние гуминовых кислот ГК с различной восстановительной способностью на взаимодействие V и V с коллоидными частицами оксидов III. Показано, что в условиях, при которых в растворе стабилизируется V 0 мВ, в присутствии оксидов II и происходит его восстановление до IV на поверхности этих оксидов. Впервые предложен механизм восстановления V при сорбции на и X. Установлены закономерности кинетики сорбции ионов актинидов на всех исследуемых коллоидных частицах, а также монодисперсных частицах различных образцов аГез. Показано, что скорость восстановления V на а больше, чем на 3. Установлено, что сорбция IV,V на аморфном диоксиде марганца сопровождаегся его окислением на поверхности до V,VI. Показано, что валентная форма V при сорбции па всех исследуемых коллоидных частицах не изменяется. Впервые рассчитаны константы равновесия реакций образования комплексов ЫрУ на поверхности исследуемых коллоидных частиц, а также совокупность констант равновесия реакций взаимодействия гидроксикомплсксов Ри1 V с коллоидами аГсООН. Впервые изучено влияние гуминовых кислот с различной восстановительной емкостью па сорбцию ЫрУ и РиУ на оксидах ГсШ. Установлено увеличение сорбции Ыр при 6 на коллоидных частицах аРеООН и аГез в присутствии гидрохинонобогащенной ГК, сопровождающееся восстановлением ИрУ, чего не наблюдалось в присутствии исходного препарата ГК, обладающего меньшей восстановительной емкостью. Показано, что сорбция Ри на коллоидных частицах аГеООП в присутствии обоих образцов ГК в диапазоне кислых значений р увеличивается. Определено влияние порядка добавления ГК на характер образования тройных комплексов аРеООН Ыр ГК. Полученные данные по константам равновесия реакций образования комплексов КрУ и Ри1У на поверхности исследуемых неорганических коллоидных частицах могут быть использованы для прогнозирования поведения радионуклидов на территориях предприятий ЯТЦ ПО Маяк, ФГУП Сибирский Химический Комбинат, ФГУП Красноярский ГорноХимический Комбинат, ФГУП НаучноИсследовательский Институт Атомных Реакторов. Результаты определения физикохимических форм актинидов в присутствии оксидов РеШМп1У и ГК необходимы для разработки эффективных и экономически оправданных мер по реабилитации территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению, и создания противомиграционных барьеров в местах захоронения РАО. Результаты работы могут быть использованы для дальнейших исследований на химическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова, в организациях, занимающихся изучением поведения актинидов в окружающей среде. II, гематита аГс3 и диоксида марганца Мп. Доказательство влияния размера частиц гематита на кинетику сорбции V. Доказательство восстановления V до IV при сорбции на коллоидных частицах оксидов II методами жидкостной экстракции и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и стабилизации в растворе в условиях экспериментов V. Доказательство отсутствия изменения валентной формы V при сорбции на всех исследуемых коллоидных частицах методами жидкостной экстракции и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. V,VI методом жидкостной экстракции. Установление механизмов сорбции ионов актинидов на исследуемых коллоидных частицах и определение констант равновесия соответствующих реакций с участием V и IV. V и V в суспензиях коллоидных частиц оксидов ГеШ. Установление физикохимических форм и и механизмов их взаимодействия в тройных системах оксиды IIIV ГК мегодами рентгеновской фотоэлектронной спекгроскопии и сканирующей просвечивающей рентгеновской микроскопии. Апробация работы.