丁庆伟,钱天伟,杨 帆,刘宏芳,王莉霄,赵东叶

(1.太原科技大学环境与安全学院,山西太原 030024;2.奥本大学土木工程系,美国奥本 AL 36849)

过去的几十年以来,核工业得到了迅速的发展,但随着切尔诺贝利和日本福岛核事故的发生,核安全和核废物带来的环境影响已使得人们“闻核色变”,所以生态环境中核废物处理的相关研究成为了当今研究的热点.锝是核废物中半衰期(T1/2=2.1×105a)较长的核废物之一,在土壤和水体中容易以的形式存在和迁移,极易造成严重的环境危害.研究表明:缺氧的环境下锝元素能以四价的形式(即 TcO2· nH2O粒子)稳定存在[1-2],但是采用常规的吸附等方法却很难将其固定.文献 [3-4]报道,零价纳米铁用于修复土壤和水中的重金属离子,降解有机氯化物等方面,具有很好的处理效果.把纳米铁用于土壤和水中的放射性污染物的修复必将是环境治理的新技术之一[5].因此,相关的反应机理和反应产物的研究就是非常重要的.

目前,利用零价纳米铁还原高锝酸根的反应机理、产物形态及产物的环境稳定性研究还没有统一的认识.本工作以理论推导和实验验证探讨了该反应的机理和产物,并且对反应的级数进行了研究,为该技术在实际中的应用提供了理论依据.

1 纳米铁还原高锝酸根反应的理论推导

本研究所用的纳米铁颗粒由湿化学法制备,粒径为 80 nm左右[6].由公式 As0=As/m,可以求得比表面积大约为 9.5 m2/g,式中:As0为比表面积;As为表面积;m为质量.因此,铁表面原……