硫铁矿在阻滞Se和U迁移中的作用

摘要

Se和U对氧化还原条件敏感,能存在多种价态,处于低价态时,易形成难溶于水的固相沉淀.因此,还原沉淀是阻滞其迁移的有效方法.利用同步辐射X-射线吸收谱(XAS)及X-射线光电子能谱(XPS)的谱学表征技术,研究了硫铁矿对亚硒酸(Se(Ⅳ))和铀酰(U(Ⅵ))的还原沉淀作用.对亚硒酸研究表明,尽管热力学上在偏中性至碱性的条件下,FeSe2是Se(Ⅳ)与天然黄铁矿或磁黄铁矿反应的产物,但在实验室观察到的还原产物均为Se(0).导致这一现象的原因是,Se(Ⅳ)本身对FeSe2或FeSe具有强氧化性,氧化产物为Se(0),而Se(0)固相要进一步还原为FeSe2或FeSe则受反应动力学的控制;对铀酰的研究表明,合成的黄铁矿和天然黄铁矿与铀酰分别仅在pH～8.5和～4.5条件下有反应,且还原产物为U(Ⅳ)和U(Ⅵ)的混合物(如U3O8)而非热力学上的稳定产物U02.导致这一现象的原因可能是黄铁矿的氧化需要有中间媒介参与(如Fe2+),而这些媒介与U(Ⅵ)的反应存在热力学与动力学上的局限性.另外,天然黄铁矿结构中所含的杂质元素对其反应性能具有较大的影响.研究结果表明,反应动力学对反应产物具有重要的影响.从地质时间尺度的角度来说,铁硫化物有可能将铀酰或亚硒酸还原为UO2或FeSe2从而阻滞其迁移.