伊利石蒙脱石间层矿物上的阳离子交换反应:实验研究和分子动力学模拟
位于法国东部(Meuse/Haute-Mame地区)地下400-600米深处的沉积粘土岩层称为Callovo-Oxfordian地质层(COx).自1991年起,法国国家放射性废物管理机构(Andra)开始研究在COx中建立核废物处置库的可行性.目前,研究者考虑采用”加和法”来预测放射性核素在COx上的吸附作用,即将放射性核素在某种矿物混合物上的吸附看作是放射性核素在该矿物混合物的各单一组分上的吸附之和.伊利石蒙脱石间层矿物(interstratified illite/smectite(I/S))作为COx的主要组分之一,由于缺少相应的吸附数据及模型,其在吸附建模中该被如何考虑成为了一个亟待解决的问题.一些关于阳离子交换作用的吸附研究表明，I/S可看作是伊利石和蒙脱石的简单混合物。这是由于：①Cs(I)在I/S上的吸附可以通过结合Cs(I)-伊利石的和Cs(I)-蒙脱石的吸附模型得到定量解释；②I/S的阳离子交换容量(cation exchangecapacity(CEC))可以根据伊利石的CEC、蒙脱石的CEC以及它们在I/S中的含量推算得到。然而，现有数据库中伊利石和蒙脱石上的阳离子交换反应的选择性系数很接近，这一结论无法得到进一步证实。为更好地回答这一问题，运用分子动力学模拟来研究伊利石、蒙脱石以及I/S表面的阳离子交换反应。通过分析运动轨迹比较了阳离子在三种矿物表面的微观吸附特性，例如最适的吸附位点以及最稳定的相互距离等；通过平均力势计算(potential of mean force(PMF)calculation)得出了吸附反应的自由能。这些结果有助于定量定性地回答如何考虑I/S的问题。
核废物处置库 伊利石 蒙脱石 间层矿物 阳离子交换反应 分子动力学模拟
陈宗元 郭治军 吴王锁
兰州大学核科学与技术学院,730000兰州;Laboratoire SUBATECH, 44307 Nantes Cedex, France 兰州大学核科学与技术学院,730000兰州
国内会议
南宁
中文
92-92
2015-11-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）