缓释磷源驱动的一步法MICP-MAP固化稀土尾矿及其对放射性核素的稳定化机制

本刊推荐：本研究创新性地将缓释磷源MgHPO4·3H2O（MP）引入微生物诱导碳酸盐沉淀（MICP）与鸟粪石（MAP）沉淀耦合体系，实现稀土尾矿（RES）的一步法同步固化与NH4+固定。该技术通过调控离子竞争形成致密CaCO3-MAP共沉淀层，显著提升抗压强度（+25.5%）并降低钍（Th）、铀（U）浸出率（39.1–41.1%），为放射性废物绿色治理提供新范式。

　　

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稀土尾矿（RES）的基础理化性质

本研究使用的RES样本采集自某稀土冶炼厂。采样时，新鲜RES样本密封于无菌聚乙烯袋中，立即运送至实验室并于4°C保存待测。采用X射线荧光光谱（XRF）分析RES的主要化学组成（表1、表2），结果显示样本主要含Ca、S、Fe的氧化物。RES的微观结构特征表明...

细菌溶液的OD₆₀₀与脲酶活性

脲酶活性是评估细菌水解尿素能力的关键指标，也是影响MICP技术的核心因素[35]。图2展示了细菌OD₆₀₀与脲酶活性在不同培养时段的变化趋势。结果表明，OD₆₀₀与脲酶活性在整个培养周期内呈现相似的时间规律，反映脲酶活性与细菌生长密切关联。在最初12小时的适应阶段，细菌...

MICP-MAP复合胶结机制分析

基于上述分析，本研究采用的缓释磷源在MICP-MAP复合胶结机制中可分为三个阶段（图16）：

初始阶段：产脲酶细菌催化尿素水解，生成NH₃和CO₂。NH₃进一步与水反应形成NH₄⁺和OH?，逐步提高体系pH值；CO₂则水解生成CO₃^2-。同时细菌分泌的胞外聚合物（EPS）...

结论

本研究将缓释磷源（MgHPO₄·3H₂O, MP）引入MICP-MAP体系，同步实现稀土尾矿（RES）固化与NH₄⁺固定。主要结论如下：

(1) MP可与细菌溶液和固化溶液同步添加以启动MICP-MAP过程，因其缓解潜在离子竞争，避免了分步添加试剂的操作复杂性。

研究局限与未来方向

研究局限：(1) 未评估MICP-MAP复合胶结处理RES样本在数月或数年内的长期稳定性；(2) 未研究可变环境条件（如冻融循环、酸雨侵蚀、干湿交替）下MICP-MAP固化RES的耐久性；(3) 未直接测量高pH下NH₃的潜在挥发，可能导致NH₄⁺去除效率被高估...