Развитие ядерной промышленности должно быть обеспечено высокоэффективными технологиями защиты окружающей среды. Наиболее опасные природные радионуклиды — актиноиды, в частности уран. Он отличается токсичностью, вызванной химическим и радиационным фактором, и подвижностью, обусловленной высокой склонностью к комплексообразованию. Миграция радионуклидов часто определяется совместным действием органических и минеральных компонентов, поскольку на положительно заряженных центрах поверхности минералов могут сорбироваться гумусовые вещества, осаждаться окислы и гидроксиды железа, алюминия и т. п. При сорбции радионуклидов глинистые минералы играют пассивную роль матрицы.

Цель работы — исследование десорбции U(VI) с образцов природного минерала монтмориллонита, наиболее типичного глинистого компонента почв.

На поверхности образца М-0 отсутствовали осажденные гидроксиды Al(III) и Fe(III). На поверхности образцов MAl-5 и MFe-5 осаждены соответственно гидроксиды Al(III) и Fe(III) с массовой долей по металлу 5 %. Содержание U(VI) на поверхности минерала 6 мг/г.

В качестве десорбирующих агентов исследованы водные растворы ЭДТА, лимонной и щавелевой кислот, а также карбоната натрия как специфического комплексообразователя для актиноидов, особенно для U(VI), образующего растворимые карбонатные комплексы.

Для всех образцов максимальная степень десорбции (~ 80 %) наблюдается в кислых водных растворах. С увеличением рН остаточное содержание урана практически линейно повышается до 100 %, что свидетельствует об образовании прочных уранильных поверхностных внутрисферных комплексов.

Выщелачивающая способность реагента определяется его концентрацией, рН раствора и, главным образом, устойчивостью образующихся комплексных соединений урана. Установлено, что по эффективности десорбции U(VI) с поверхности образцов комплексообразующие можно расположить в ряд: лимонная кислота > щавелевая кислота > ЭДТА > карбонат натрия.

Для образца М-0 десорбция урана растворами ЭДТА в области рН ~ 4,0 обусловлена образованием растворимой трилонатной формы UO₂HL^-. Для образцов МAl-5 и MFe-5, кроме реакций десорбции, вероятно взаимодействие лиганда с поверхностью монтмориллонита, не связанное с ионами урана, а также вторичное связывание растворенных комплексов MeL поверхностью. Это оказывает негативное влияние на процесс десорбции. Остаточное содержание урана в образцах МAl-5 и MFe-5 по сравнению с М-0 увеличивается, и степень десорбции соответственно уменьшается. В нейтральной и слабощелочной области рН (6,0–9,0) степень десорбции U(VI) мала. Образуется растворимый комплекс UO₂L^2-, склонный к повторной сорбции вследствие особенности строения. Для всех образцов и реагентов наблюдается снижение остаточного содержания урана при рН > 9,0, связанное с образованием растворимых карбонатных комплексов UO₂(CO₃)₂^2- и UO₂(CO₃)₃^4-.

На рис. 1 показаны результаты исследований распределения форм U(VІ) в водном растворе в присутствии лимонной кислоты (образец МFе-5).

Рис. 1. Распределение форм U(VI) в равновесном водном растворе в зависимости от рН