Abstract
緩衝材料在放射性廢料處置多重障壁系統之概念中，兼具防止地下水侵入遲滯核種外釋的雙重功能。膨潤土與絲光沸石因其優越的核種吸附能力，可視為理想的候選緩衝材料。本文研究諸如核種濃度､溶液的酸鹼度､共存陽離子的競爭性吸附與動態吸附特性等影響膨潤土與絲光沸石吸附Cs､Sr核種的各項因素。實驗結果顯示，修正Freundlich吸附模式(modifiedFreundlich sorption isotherm)可較線性吸附或傳統的Freundlich吸附模式更廣泛地描述核種在絲光沸石與膨潤土中的吸附行為，並決定線性、非線性模式適用範圍的分野約在濃度為0.001 N 左右。不論絲光沸石或膨潤土，對於溶液pH值都有優異的酸鹼緩衝特性。溶液酸鹼度對於絲光沸石的吸附主要影響在於吸附競爭性吸附與脫鋁反應。而對膨潤土吸附的影響，則以因離子水合半徑差異所導致的競爭性吸附與固相表面零電位酸鹼度(ZPC)的改變為主。 共存陽離子對Cs在絲光沸石中的影響程度，大致上依序是K?NH4＞ Na＞H＞Ca＞Mg。對於Sr的影響順序則為K?H?NH4＞Na＞Ca＞Mg；這個現象可用離子分布位置與相對化學活性差異來解釋。K、NH4與Cs､Sr占據相同的交換位置，因此對吸附的競爭性最顯著；Na、H儘管與Cs､Sr占據的位置不盡相同，但因屬鹼金元素，在化學活性占優勢；Ca、Mg屬鹼土元素，不僅分布位置不同且化學活性相去甚遠，故對吸附的干擾最小。 此外，只要以上共存陽離子的濃度低於0.01 N，則對於核種吸附的干擾並不顯著。 Cs、Sr在絲光沸石中的動態吸附特性可藉由Elovich吸附方程式與球形擴散方程式的評估，得到相對應的吸附速率常數與孔隙擴散係數，分別為56.9、5.48μ/(g.s)以及4.7E-18、2.6E-19㎡/s 。此外由分析各種被交換陽離子的溶解分率變化情形，可推測核種在次孔道系統中的遷移是吸附速率決定步驟。