ИССЛЕДОВАНИЕ ВАЛЕНТНЫХ ФОРМ НАХОЖДЕНИЯ УРАНА В ОСАДКЕ ФОСФАТНЫХ ФАЗ
А.Е. Богуславский1,2, О.Л. Гаськова1,3, С.М. Софронова1, А.А. Сараев4, З.С. Винокуров4, А.В. Сафонов5
1Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, Новосибирск, Россия
boguslav@igm.nsc.ru
2Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия
3Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
4Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Новосибирск, Россия
5Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, Москва, Россия
Ключевые слова: Сорбция урана, оксиды урана, очистка подземных вод, валентное состояние
Страницы: 1298-1311
Аннотация
Эксперименты по удалению ионов уранила (UO22+) из двух Ca-содержащих техногенных и модельного растворов проведены путем нейтрализации раствором гидрофосфата натрия Na2HPO4, поскольку известно свойство фосфатов поглощать и удерживать радионуклиды. Исследование химического состава осадков проводилось методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, уточнение структуры - с помощью рентгенодифракционных исследований. Подтверждено образование гидроксиапатита, в двух образцах дополнительно кристаллизовался брушит - дигидрат гидрофосфата кальция CaH(PO4)·(H2O)2. В нем отмечено замещение кальция ураном (до 15 %). При идентификации степени окисления урана наблюдалось наличие урана в степенях окисления U4+, U5+ и U6+, причем U5+ составлял до 30-35 ат. % от общего количества. Сканирующая электронная микроскопия не позволила выделить фазы с содержанием урана выше 18 %. Уран фиксируется на краевых частях зерен, что косвенно свидетельствует о сорбционном характере его накопления. Термодинамические расчеты показали вероятность образования при измеренных Eh-pH параметрах самостоятельных фаз урана, таких как ß-UO2.333, ß-UO2(OH)2 и NaUO2O(OH) кларкеита. Пересыщение растворов и спонтанное формирование твердых частиц гидроксиапатита и брушита приводят к смене первоначального отношения Ca/PO4, причем отношения Р/Ca и Ca/O, как и элементный состав в приповерхностном слое трех осадков, не являются строго постоянными. Новообразованная фаза состоит из выделений, различных по размеру, степени деформированности, наличию сорбционных поверхностных групп, что отражается на механизме захвата соединений урана. Результаты проведенного исследования демонстрируют необходимость дальнейшего изучения осаждения урана при кристаллизации фосфатов. Устойчивость фосфатных фаз показывает высокую надежность фосфатных барьеров безопасности для предприятий, связанных с выделением урана, также эти процессы могут быть использованы для ремедиации участков водоносных горизонтов, загрязненных радионуклидами.
DOI: 10.15372/GiG2025141
EDN: NHYKJN
|
