ИССЛЕДОВАНИЕ ВАЛЕНТНЫХ ФОРМ НАХОЖДЕНИЯ УРАНА В ОСАДКЕ ФОСФАТНЫХ ФАЗ
А.Е. Богуславский 1, 2, О.Л. Гаськова 1, 3, С.М. Софронова 1, А.А. Сараев 4, З.С. Винокуров 5, А.В. Сафонов 6
1Институт геологии и минералогии СО РАН им. Соболева, Новосибирск
2Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск
3Новосибирский государственный университет, Новосибирск
4Институт катализа СО РАН им. Г.К. Борескова, Новосибирск
5Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук" (ЦКП "СКИФ), Новосибирск
6Институт физической химии и электрохимии РАН, Москва
Ключевые слова: сорбция урана, оксиды урана, очистка подземных вод, валентное состояние
Аннотация
Эксперименты по удалению ионов уранила (UO 22+) из двух Ca-содержащих техногенных- и модельного растворов проведены путем нейтрализации раствором гидрофосфата натрия Na 2HPO 4, поскольку известно свойство фосфатов поглощать и удерживать радионуклиды. Исследование химического состава осадков проводилось методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС), уточнение структуры - с помощью рентгенодифракционных исследований. Подтверждено образование гидроксиапатита, в двух образцах дополнительно кристаллизовался брушит - дигидрат гидрофосфата кальция CaH(PO 4)•(H 2O) 2. В нем отмечено замещение кальция ураном (до 15%). При идентификации степени окисления урана наблюдалось наличие урана в степенях окисления U 4+, U 5+ и U 6+, причем U 5+ 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. Наши результаты 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 |
