纳米零价铁去除溶液中 U(Ⅵ)的还原动力学研究

　第４８卷第１期

原子能科学技术Ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．１　２０１４年１月ＡｔｏｍｉｃＥｎｅｒｇｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＪａｎ．２０１４纳米零价铁去除溶液中Ｕ（Ⅵ）的还原动力学研究

李小燕１，２，刘义保１，倡，张　明１，李　寻１，刘云海１，花　榕１，２

（１．东华理工大学放射性地质勘探与技术国防重点学科实验室，江西南昌　３３００１３；

２．中国原子能科学研究院，北京　１０２４１３）

摘要：采用液相还原法制备纳米零价铁（ｎＺＶＩ），用来去除溶液中的Ｕ（Ⅵ），讨论了溶液ｐＨ值、ｎＺＶＩ质量浓度、接触反应时间和温度对去除效果的影响，并从ｎＺＶＩ对Ｕ（Ⅵ）的还原角度探讨了还原动力学规律。研究结果表明：ｎＺＶＩ对溶液中的Ｕ（Ⅵ）有很好的去除效果，其去除过程包括还原沉淀和吸附，其中还原过程符合准一级还原动力学模型；溶液ｐＨ值对去除效果有明显的影响，在溶液ｐＨ值为５畅０时，去除率达到最大值９６畅２７％。温度对去除效果有一定的影响，表观速率常数ｋｏｂｓ随反应温度的升高而增大，还原速率与反应温度的关系符合Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ定律，反应活化能Ｅａ为１６畅５４ｋＪ／ｍｏｌ，低于一般化学反应的活化能（６０～２５０ｋＪ／ｍｏｌ），表明该反应较易进行。

关键词：纳米零价铁；铀；动力学；还原；表观速率常数

中图分类号：Ｘ５９１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００‐６９３１（２０１４）０１‐０００７‐０７

收稿日期：２０１２‐１１‐１５；修回日期：２０１３‐０３‐０７

基金项目：国家自然科学基金资助项目（１１２０５０３０，４１２０１５００）；核资源与环境省部共建国家重点实验室培育基地项目资助

（１０１１１１）；放射性地质勘探与技术国防重点学科实验室项目资助（２０１１ＲＧＥＴ０６，ＲＥＧＴ１２２０）

作者简介：李小燕（１９７４—），女，甘肃镇原人，博士研究生，从事放射性废物处理与处置研究

倡通信作者：刘义保，Ｅ‐ｍａｉｌ：ｙｂｌｉｕ＠ｅｃｉｔ．ｃｎｄｏｉ：１０．７５３８／ｙｚｋ．２０１４．４８．０１．０００７

ＲｅｄｕｃｔｉｏｎＫｉｎｅｔｉｃｓｏｆＵ（Ⅵ）ｉｎＡｑｕｅｏｕｓＳｏｌｕｔｉｏｎｂｙＮａｎｏｓｃａｌｅＺｅｒｏ‐ｖａｌｅｎｔＩｒｏｎ

ＬＩＸｉａｏ‐ｙａｎ１，２，ＬＩＵＹｉ‐ｂａｏ１，倡，ＺＨＡＮＧＭｉｎｇ１，ＬＩＸｕｎ１，ＬＩＵＹｕｎ‐ｈａｉ１，ＨＵＡＲｏｎｇ１，２

（１．ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｏｎＲａｄｉｏａｃｔｉｖｅＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，

ＥａｓｔＣｈｉｎａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００１３，Ｃｈｉｎａ；

２．ＣｈｉｎａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｔｏｍｉｃＥｎｅｒｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２４１３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｎａｎｏｓｃａｌｅｚｅｒｏ‐ｖａｌｅｎｔｉｒｏｎ（ｎＺＶＩ），ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｉｎａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｂｙｒｅｄｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｗａｓｕｓｅｄｔｏｒｅｍｏｖｅＵ（Ⅵ）ｆｒｏｍａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎ．ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｐＨ，ｎＺＶＩｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｃｏｎｔａｃｔｔｉｍｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｒｅｍｏｖａｌｏｆＵ（Ⅵ）ｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｎｄｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓｌａｗｏｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆＵ（Ⅵ）ｂｙｎＺＶＩｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｎＺＶＩｈａｓｖｅｒｙｇｏｏｄｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｎＵ（Ⅵ），ａｎｄｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔａｉｎｓｒｅｄｕｃｔｉｏｎｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎａｎｄｓｏｒｐｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｆｏｌｌｏｗｓｔｈｅｐｓｅｕｄｏｆｉｒｓｔｏｒｄｅｒｒｅｄｕｃｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓｍｏｄｅｌ．ＴｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｐＨｈａｓｅｖｉｄｅｎｔｅｆｆｅｃｔｏｎｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｒｅａｃｈｅｓ９６畅２７％ａｔｐＨ＝５畅０．Ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｈａｓａｃｅｒｔａｉｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｔｈｅａｐｐａｒｅｎｔｒａｔｅ