赤泥与酸性矿坑废水中铀的相互作用过程机理研究

The treatment of uranium mine drainage, environmental pollution and alumina production waste are urgent demand in China. As an important research area of wastewater treatment, the main research direction of adsorption method is to develop an efficient, multifunctional adsorbent and to investigate its adsorption behavior and mechanism. With the feature of notable plasticity and broad source, red mud is a waste residue generated from the aluminum production process. The content of active oxides in red mud improves its treatment capability of heavy metal in waste water. However, it is not easy to thoroughly understand the effect mechanism of red mud components to red mud’s adsorption capability. Based on the analysis of red mud performance and the previous results of adsorption studying, we aim to explore the reaction mechanism of red mud by studying the reconstruct red mud system. To sum up, the ultimate goal of this study is offer a feasible idea for nuclide and heavy metal ions treatment by using red mud.

含铀放射性矿山废水处理与环境污染控制与铝工业赤泥废弃物的处置都是我国迫切的现实需求。吸附法是放射性废水处理的热点研究方向，研制高效、多功能的吸附材料，弄清其吸附行为与机理，是吸附法处理含铀废水、控制放射性污染关键与基础。赤泥具有来源广泛、可塑性强等特点，已展示出其对重金属废水的良好处理效果，但对于赤泥处理含铀废水的相互作用机制研究还较薄弱。因赤泥组分与结构的复杂性，要彻底弄清赤泥在处理含铀废水过程中各组分间协调、抑制作用并非易事。本研究在全面了解赤泥的成分结构和处理含铀废水性能前期研究的基础上，提出以重构赤泥系统为研究方法，探讨赤泥处理含铀废水进程中组分间相互促进与牵制作用，阐明赤泥处理铀的作用机理，为赤泥处理核素及重金属离子的研究提供一种新的思路。

含铀放射性矿山废水处理和铝工业赤泥废物处置均是我国迫切的现实需求。本研究在对赤泥成分结构和处理含铀废水性能的前期研究基础上，深入探究赤泥与溶液中铀的结合机理。通过赤泥粒径分级和重构赤泥系统等方法，探讨各组分间相互促进与牵制作用；利用酸改性、煅烧、水热改性等方法改性赤泥，以提高赤泥去除铀效率，为有效处理水中含铀污染物和赤泥综合利用提供了一定的依据。. （1）赤泥颗粒表面形貌不同、矿物组成和含量的差异以及粒径大小导致吸附能力不同。实验表明，广西拜耳法赤泥比贵州拜耳法赤泥对U（VI）的吸附能力更强，吸附容量可达35.02 mg/g。不同粒径的赤泥颗粒影响对U（VI）的吸附，其中，<5 μm 赤泥对U（VI）的吸附过程在六个粒级中吸附效果最佳。矿物分析表明，广西赤泥中水钙铝榴石为赤泥中与U结合的优势矿物。. （2）铁、铝、钙、硅、锰都对赤泥吸附性能有独特的影响效果。主要表现为含铁铝硅模拟赤泥合成材料具备了多孔骨架结构，更有利于铀的吸附。合成材料中钙组分的存在会随着合成材料铁铝比的增加而逐渐展现出对材料整体较大的吸附抑制特性。此外，利用硝酸铁和硝酸铝制备的硝酸铁脱碱赤泥和硝酸铝脱碱赤泥的饱和吸附容量较原始赤泥明显提升。. （3）煅烧改良后的赤泥材料比原赤泥的比表面积增加约一倍。主要表现为600 °C 铁碳煅烧赤泥的饱和吸附容量可达59.45 mg/g。但煅烧改良赤泥在长时间（24 h）的反应中仍然存在吸附容量稍有下降的不良性状。. （4）硅酸钠水热改性赤泥可以提高其在低浓度U（VI）溶液中的吸附性能。实验表明，吸附U（VI）的最佳pH为3，最佳投加量为0.5 g/L，对U（VI）的理论最大吸附量为22.47 mg/g。. （5）赤泥可作为核素固化基材。对广西拜耳法赤泥的固化实验表明，将含铀赤泥在600-1000 °C条件下煅烧3 h，得到含铀赤泥固化体。恒定pH浸出实验结果表明，600 °C为固化最佳煅烧温度，其浸出率比未煅烧的含铀赤泥降低了80%以上。