固定化胡敏酸对152 154Eu（Ⅲ）和75Se（Ⅳ）_（Ⅵ） 吸附作用的影响研究

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1、分类号：密级：研究生学位论文152+15475固定化胡敏酸对Eu(III)和Se(IV)/(VI)论文题目（中文）吸附作用的影响研究EffectsofFixedHumicAcidontheAdsorptionof论文题目（外文）152+154Eu(III)and75Se(IV)/(VI)研究生姓名牛珠琳学科、专业化学·放射化学研究方向环境放射化学学位级别博士导师姓名、职称郭治军教授论文工作起止年月2014年09月至2018年10月论文提交日期2018年12月11日论文答辩日期2018年12月2日学位授予日期2018年12月校址：

2、甘肃省兰州市152+15475固定化胡敏酸对Eu(III)和Se(IV)/(VI)吸附作用的影响研究摘要腐殖质在水体和土壤环境中无处不在，对放射性核素的环境行为有显著影响。根据溶解度的不同，腐殖质可分为富里酸（fulvicacid，FA）、胡敏酸（humicacid，HA）和胡敏素（humin）。腐殖质不仅可以通过与金属离子的配位作用影响放射性核素在溶液相的物种分布，而且可以通过对与之接触的各种矿物表面的改性，直接影响这些矿物对放射性核素的吸附作用。因此，关于腐殖质对放射性核素以及重金属污染物的环境行为的影响得到了广泛研究。长期

3、以来，人们使用从环境样品中提取并纯化的FA和HA样品，研究其对放射性核素环境行为的影响，并以此说明自然环境中腐殖质对放射性核素吸附、扩散和迁移行为的贡献。然而，经过提取纯化的、以溶解态形式被加入到实验室研究体系中的FA和HA，与其在环境中的赋存状态存在巨大差异。自然环境中的腐殖质不可避免地与广泛存在的金属离子特别是高价金属离子（如Fe3+、Al3+等）发生配位反应，并随着这些高价金属离子的水解和絮凝而使水解产物与腐殖质相互包裹，导致部分腐殖质被“固定”在环境固相介质中，从而成为固定化腐殖质。在腐殖质的“固定”过程中，由于与高价金

4、属离子的配位反应以及与矿物表面位点之间的配体交换反应，导致其自由作用位点（可以发生配位作用的官能团）的数量大幅度下降，因此可以预期，自然环境中的固定化FA和HA与实验室所使用的经纯化的、溶解态的FA和HA对放射性核素以及重金属污染物的效应可能存在差异。然而，关于这种差异的研究尚未见报道，有必要开展深入研究。研究固定化腐殖质的挑战和困难首先在于确定一个理想的固定化腐殖质体系。针对上述科学问题，基于自然环境中广泛存在各种铁和铝的水合氧化物以及这些水合氧化物往往与腐殖质相互包裹的事实，本论文工作设计了两个固定化HA的模拟研究体系，选择

5、了具有重要环境放射化学意义的Eu(III)、Se(IV)和Se(VI)作为代表性阳离子和阴离子，对比研究了固定化HA和溶解态HA对Eu(III)、ISe(IV)和Se(VI)吸附作用影响的异同。具体而言，主要完成了如下工作：一、采用在HA存在下Fe3+和Al3+水解的方法，分别制备了两个系列（铁水合氧化物（FT）和铝水合氧化物（Al(OH)3））HA含量不同的固定化腐殖质样品，在所制备的样品中，HA被固定在FT和Al(OH)3的固体中；对所合成样品进行了X-射线粉末衍射、红外光谱、扫描电镜、透射电镜、热重分析等表征，用N2-BE

6、T法测定了比表面积，测定了Zeta电位随pH的变化，采用电位滴定法研究了所制备样品的表面酸碱性质。结果表明，HA含量为25和50mg/g的FT固定化HA体系的晶体结构与不含HA的纯FT样品的晶体结构相同。但是当HA含量达到200mg/g时，固定化HA改变了FT的晶体结构。FT固定化HA样品的比表面积随HA含量的增加逐渐减小。固定化HA使样品的Zeta电位降低。FT-IR结果表明固定化HA与Fe3+发生了配位反应。电位滴定结果表明，固定化HA的大部分官能团处于配位饱和状态。与FT体系类似，低HA含量的Al(OH)3固定化HA样品的

7、矿物组成与不含HA的样品的矿物组成相同，但是当HA含量达到200mg/g时，固定化HA改变了样品的矿物组成。红外光谱和热重-差热分析结果表明，铝水合氧化物固定化HA样品中的HA与Al3+发生了配位反应。Al(OH)3固定化HA样品的比表面积随HA含量的增加逐渐增大。与FT体系类似，Al(OH)3固定化HA体系的pHIEP随HA含量的增加而减小；由于固定化HA的大部分官能团处于配位饱和状态，固定化HA的存在并未显著改变样品的表面酸碱性质。二、在固定化HA样品表征的基础上，采用放射性示踪法，分别对比研究了溶解态HA与FT固定化HA以

8、及Al(OH)152+1543+752-3固定化HA对Eu、SeO3和75SeO2-4的吸附作用的影响；采用ICP-MS法对比研究了镧系元素共存条件下，固定化HA与溶解态HA对吸附的影响。结果表明，溶解态HA在低pH条件下促进152+154Eu(III)以及其它