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1、卷(Volume)24,期(Number)2,总(Total)96矿物岩石页(Pages)30-34,2004,6,(Jun,2004)JMINERALPETROL锶在砂岩和花岗岩中的分配系数及吸附机制研究1,2113王青海,李晓红,顾义磊,陈金华1.重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆400044;2.新疆马兰63653部,新疆马兰841700;3.重庆交通学院,重庆40007487【摘要】采用批示法(BATCH)研究不同浓度条件下Sr在某放射性废物预选处置场围87岩—花岗岩和砂岩中的吸附比,并利用面积修
2、正公式求取分配系数。花岗岩和砂岩对Sr87的吸附机制研究结果表明:花岗岩和砂岩对Sr的吸附机制为岩石中的Ca和K与水中的87Sr之间的离子交换。由于砂岩中长石含量大,且胶结物质为钙质和泥质,因此砂岩对Sr的吸附能力比花岗岩强。【关键词】分配系数;吸附;离子交换中图分类号:P618.78文献标识码:A文章编号:1001-6872(2004)02-0030-05并就其吸附机制进行分析,从而为研究区处置场围0引言岩介质对核素的阻滞性能提供评价依据。随着核工业和国防事业的发展,大量放射性废1分配系数研究方法物的最终安全处置问题已日益引起人
3、们的关注。其中,放射性废物地质处置方案由于其经济、合理而成溶质在液相和固相之间的分配是一个十分复杂为世界上大多数国家的首选方式,而在地质处置中,的动态过程,特别是在各向异性系统中,如在地下水放射性核素在围岩介质和人工回填材料上的分配系和地质介质之间的吸附和分配问题。为了定量评价数及吸附机制的研究,是放射性废物地质处置过程某种溶质在地质介质中的迁移,往往将所有的分配中安全影响评价的关键因素之一。利用批示法过程统定义为吸附,并用分配系数表示。它是衡量溶87(BATCH)研究Sr在花岗岩和砂岩中的吸附行为,质在地下水中迁移的一个重要参数
4、。目前,实验室测收稿日期:2004-01-09;改回日期:2004-03-22作者简介:王青海,男,33岁,副研究员(博士后),水文工程专业,研究方向:岩土工程和环境评价1第24卷第2期王青海等:锶在砂岩和花岗岩中的分配系数及吸附机制研究31定地质介质对某物质吸附性的方法主要有批式法、困难——流速的控制。另外,由于实验周期长,因而,[1]扩散池法和柱法等,对基岩的吸附特征研究,国内柱法用得较少。扩散池法也存在实验周期长的问[2][7]外文献还出现了岩片和长岩柱模拟法。题。批式法是最早使用并且至今仍在广泛使用的一岩片和长岩柱模拟法不
5、是把基岩粉碎,而是将[3]种方法,其操作程序是先将待测地质介质破碎,再基岩直接加工成大尺度的岩片和岩柱进行模拟实将其与含有已知某物质浓度的水溶液在振荡下长时验。该方法没有破坏基岩的天然结构,也避免了人为间接触,直到水中某物质的浓度稳定为止,再根据相新鲜表面的产生,但是,由于岩片和岩芯的尺度大,关公式可以计算出分配系数。然而由于在实验过程因此需要很长的时间才能达到平衡(数十个月),另中要将固体岩块进行粉碎预处理,这种预处理必然一方面,因实验装置复杂,经费高,因此难以开展对[8]会改变它原有的天然性质,尤其是制造了许多新鲜比实验研究。
6、表面,并引进了新的表面张力,且这些多裂缝的新表面与水接触后,容易风化,从而致使所研究对象的吸2批式法附性能发生变化,这个问题现在还找不出一个妥善解决的方法。但即使如此,批式法仍是当前应用最为211样品制备和测试广泛的一种方法。目前国际和国外许多国家建立的首先对砂岩和花岗岩及实验所用水(研究区地岩土分配系数数据库,如美国、英国、德国、加拿大下水)的化学成分进行分析(表1,表2)。[4]等,都是采用批示法求得的。再取现场花岗岩、砂岩岩样和地下水岩样进行扩散池法的要点是将加工好的岩片(厚度一般实验,批式法测锶的吸附比实验步骤如下:不超过
7、1cm)置于源液池和测量池之间,其中源液将花岗岩和砂岩岩样分别粉碎至60目并筛分,池体积应远大于测量池,两池中均装有模拟水(即岩再按1g岩样比20ml水的标准配制7个实验样品。样平衡水)或现场采样水,其中在源液池中加入一定将实验样品装入试管中,进行2周的接触预平衡,待量的待测溶质,并保持两液面一样高。在浓度差驱动用。下,测量池中待测溶质浓度不断升高,通过测量池中表1实验用岩石样品主要化学成分1w(B)ö%[5]Table1Themainchemicalcompositionsoftheexperiment的浓度变化,可以求出分配系
8、数。批示法和扩散池rock(inpercentage)法都属于静态法。岩石名称SiO2Al2O3FeOCaOMgOK2ONa2O柱法是一种动态法,该实验方法是将土样或破花岗岩64.4714.724.532.033.483.672.40砂岩72.19
