常见矿物对铀的吸附性能对比研究：效能、动力学及作用机制解析

为解决放射性废物处置中铀污染问题，研究人员系统评估了沸石(zeolite)、蒙脱石(montmorillonite)等六种矿物的铀吸附性能。研究发现蒙脱石吸附率最高达64.9%，揭示了化学吸附（结构固着/surface complexation）与物理吸附（离子交换/electrostatic attraction）的差异化机制，为核废料库屏障材料选择提供了科学依据。

　　这项研究对六种常见矿物（沸石/zeolite、蒙脱石/montmorillonite、膨润土/bentonite、金云母/phlogopite、钠基膨润土/Na-bentonite和钾长石/K-feldspar）的铀(²³⁸U)去除效能展开系统评估。当初始铀浓度为10 mg/L时，蒙脱石展现出64.9%的惊艳吸附率，膨润土(63.3%)和沸石(57.2%)紧随其后。有趣的是，pH值如同"魔法开关"——膨润土和沸石在碱性环境下吸附能力飙升，而其他矿物则因铀形态变化和表面电负性改变呈现复杂趋势。

深入机制分析发现，沸石、金云母和钾长石主要通过化学吸附大显身手，例如将铀牢牢锁进矿物结构（structural incorporation）或形成表面络合物（surface complexation）。而蒙脱石和膨润土则更擅长物理吸附绝活，通过离子交换和静电吸引捕获铀离子。特别值得注意的是，金云母凭借独特的层间吸附结构展现出超强铀滞留能力，而钠基膨润土因阳离子交换容量较低表现稍逊。

热力学研究揭示出更有趣的现象：蒙脱石等四种矿物的吸附过程自发放热，而钠基膨润土和钾长石却反常吸热。在碳酸氢盐溶液稳定性测试中，金云母再次夺冠，而膨润土则因碳酸根络合作用导致部分铀"逃逸"。这些发现不仅揭开了矿物-铀相互作用的分子面纱，更为核废料处置库的"安全卫士"选拔提供了黄金标准。