多级孔修饰污泥生物炭对放射性废水铀的络合-还原协同固定机制

The radioactivity wastewater contamination was one of the most important issues during the uranium mining and processing. It had great interests in exploring the immobilization mechanism of uranium in radioactive wastewater by solid waste derived biochar since it could provide important scientific and practical information for the uranium contamination control as well as solid waste resource treatment. In this project, two kinds of modified biochar with hierarchical pore structure were prepared by pyrolysis coupling template and active agent, further being assist of graft functional group and doping metal oxidants. The isotherm adsorption equilibrium model, dynamic and elution desorption performances of biochar to uranium were investigated. The coupled complextion and reduction mechanism of biochar to immobilize are illuminated, which provides reliable theoretical and scientific basis for uranium contamination control and sludge resource treatment.

放射性废水污染是铀矿开采、加工利用过程的重要问题之一，探索固废基生物炭对放射性废水中铀的固定机制，对于控制放射性废水铀对环境的污染及固废的资源化处理，具有重要的科学与实际意义。本项目拟以剩余污泥为原料，通过协同模板剂-活化剂热解造孔，分别辅助表面氧化嫁接官能团和掺杂金属氧化物手段，设计两到三种多级孔改性生物炭，研究其对废水中铀的静态等温吸附模型、填充柱吸附动力学模型及淋洗解吸特性，结合XRD、XPS分析手段和DFT理论，阐明功能化生物炭对铀污染的络合和还原固定机制，为实现放射性废水铀污染控制及污泥的资源化处理，达到“以废治废”的目标，提供可靠的理论基础与科学依据。

放射性废水污染是铀矿开采、加工利用过程的重要问题之一，开发高效的环境功能材料，阐明对放射性废水中铀的固定机制，实现对放射性废水中铀污染物的有效固定，对于回收铀资源和控制放射性废水铀对环境的污染，具有重要的科学与实际指导意义。本项目针对放射性废水铀污染控制的问题，(1)研究多级孔生物炭制备和多级孔结构的调控方法，通过氮气吸附-脱附曲线分析和SEM分析方法，实现对生物炭多级孔结构的解析。(2)研究生物炭负载金属表面改性修饰的方法，通过碳化热解的方法，在800 oC下将铁泥碳热还原为负载零价铁生物炭(Fe-SC-800)，通过XRD分析手段阐明铁盐在碳热还原过程其形态迁移转化的规律，阐明Fe-SC-800对废水中铀酰离子的还原和络合吸附固定的规律。(3)研究Ca修饰生物炭表面改性制备Ca-BC的方法，研究Ca-BC对废水中磷酸盐的吸附固定模型，XRD分析阐明Ca-BC固定磷酸后形成羟基磷灰石，而所得的羟基磷灰石对废水中的铀酰离子具有高效固定的性能，形成云母族矿物是回收磷酸盐改性生物炭矿化固定废水中铀酰离子的作用方式。(4)研究磷酸盐废物资源化利用对废水中铀酰离子固定的主要作用方式，通过SEM-mapping和XRD分析的方法，阐明羟基磷灰石中的磷酸钙与废水中铀酰离子的矿化反应形成钙铀云母是磷酸盐废物固定废水中铀酰离子的作用方式。上述研究结果为废水中磷酸盐的固定应用提供重要的指导依据。