粉煤灰综合利用 FLYASHCOMPREHENSIVEUTILIZATION2011 NO.6
粉煤灰基地聚合物固化模拟放射性核素 Cs+、S²+的研究 Immobilization of Simulated Radioactive Cs’and Sr²* in Fly Ash Geopolymer
李培明，李琴，魏钟波，崔皓，孙增青，翟建平 （污染控制与资源化国家重点实验室，南京大学环境工程系，南京210046） 摘要：研究了粉煤灰基地聚合物对模拟放射性核素Cs'、Sr²+的固化效果，并与水泥固化体进行比较。
结果表明 粉煤灰基地聚合物对Cs+、Sr²的固化效果良好。
在模拟酸、高盐环境下，地聚合物固化体表现出更的抗模似核素浸出 性能。
与水泥固化体相比，地聚合物固化体在力学、耐腐蚀、耐高温性能等方面与具有明显的优势，有望成为优良的放射 性废物固化材料。
关键词：地聚合物；放射性核素；粉煤灰；固化； 中图分类号：TU528.35文献标识码：A文章编号：1005-8249(2011)06-0019-04 近年来，核能与核技术在工业、国防、科研等领域质分割包围在笼型结构中。
地聚合物骨架即使在核辐 得到了日益广泛的应用。
但在应用核技术给人类带来射作用下仍能保持稳定"。
并且，含硅铝酸盐的工业 巨大经济与社会效益的同时，也产生了大量的放射性废弃物，如粉煤灰等，都可以作为合成地聚合物的原材 废物。
这些放射性废物有特定的放射生物学毒性，如1料。
因此，地聚合物十分适合作为放射性废物的固化 果泄露到生物圈，会造成严重的放射性污染，将对人类材料。
和环境造成巨大的危害。
水泥为基质的固化技术因为13Cs、"Sr是核反应堆运行过程产生的数十种裂 设备简单、投资和运行费用低，现已成为目前最主要的变产物中最重要的两种，它们产率高、半衰期较长 放射性废物固化方法"。
但是，水泥固化材料的多孔（13"Cs半衰期为30.5a,Sr为27.7a），并且它们通常 性及化学稳定性较差的特性，造成放射性核素的浸出以离子形式存在，在水中有较强的迁移能力"”。
本文 率较高，增加了固化放射性废物的难度，提高了潜在的采用粉煤灰制备地聚合物并固化模拟放射性核素 环境风险[2。
因此，研发新型的放射性废物固化材料Cs、Sr，并以普通硅酸盐水泥为对比，研究了固化体 已成为全世界普遍关注的问题。
的力学性能、耐高温性能与耐腐蚀性能。
并按照《放 地聚合物是由JosephDavidovits在20世纪70年射性废物固化体长期浸出试验》（GB7023-1986）研究 代末提出的一类新型的无机聚合物材料3。
它是指地聚合物固化体的核素浸出率。
最后考察固化体在 含硅铝酸盐的物质在碱性激发剂的作用下，硅氧键与pH=1硫酸溶液、5%NaCO，等模拟自然条件下固化体 铝氧键发生断裂、重组而生成的无机凝胶材料。
与的核素浸出率。
传统硅酸盐水泥相比，地聚合物具有强度高、渗透率 低、耐酸碱腐蚀、耐久性优良等特点，在建筑材料、耐高1试验用原材料 温材料、高强材料等领域有巨大的应用前景。
另外，地试验用粉煤灰样品取自南京华能电厂。
粉煤灰粒 聚合物的基本结构单元为硅氧四面体和铝氧四面体，径分布如图1,平均粒径12.520μm。
粉煤灰常量化学 这些基本结构单元通过桥氧连接组成三维网状的类沸成分如表1。
图2为粉煤灰扫描电镜图。
石笼型结构（任意两个铝氧四面体不能共用一个桥 氧)"，可有效的将重金属离子、放射性核素等有毒物本试验所用激发剂为工业水玻璃（SiO2， 26.5wt%；Na0,8.7wt%；M=3.2)，模数经调节后 收稿日期：2011-09-22为1.5M。
其余试剂均为分析纯样品。
水泥由海
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万方数据
粉煤灰综合利用 2011 NO.6FLYASHCOMPREHENSIVEUTILIZATION 专题研究 螺水泥有限公司提供。
吸收法测量浸出液中的Cs'与Sr²的浓度。
表1粉煤灰常量化学成分/%2.3模拟环境下固化体浸出试验 SiOAlOCaOFeO,KOMgONaO POTiOLOI以水泥固化体为对比，参照CB7023-1986固化体 53.18 28.62 3.83 5.64 1.60 0.84 0.65 0.18 1.37 3.41长期浸出试验方法，测量在pH=1时的HSO溶液、 5%NaCO，溶液模拟酸性、高盐环境下地聚合物固化 的核素浸出率。
2.4固化体耐高温、耐腐蚀性试验 将养护至28d龄期的固化体至于pH为3.6的 HAc-NaAc缓冲溶液浸泡28d，记录固化体的重量损 9失。
将养护至28d龄期的固化体置于马弗炉中，从室 温开始以10℃/min的速率升至600、800、1...
