鈾是一種軟的銀白色金屬，原子序數為92，原子量為238.03，屬於錒系元素。
基本介紹
- 中文名：鈾
- 外文名：uranium
- 元素：U
- 同位素：234、235、238
性質,同位素,檢測方法,危害,處理方法,
鈾是一種軟的銀白色金屬，原子序數為92，原子量為238.03，屬於錒系元素，其基態用光譜符號表示為5L06，其核外電子構型為5f3617s2。鈾的化學性質很活潑，極易與空氣中的含氧氣體反應。常溫常壓下，銀白色活性鈾表面在大氣中就會受到腐蝕緩慢氧化，先覆以金黃色的薄膜，3 -4天后薄膜就變成藍色，氧化膜能阻礙鈾的進一步氧化，但不能使其氧化完全停止。在鈾的腐蝕產物中，鈾具有從+2到+6的原子價，其中4價和6價鈾的化合物比較穩定。鈾對氧和鹵素的親和力比較大，能與氫、水蒸氣、氮、碳、和含碳氣體發生反應。鈾有三種同素異形體。
性質
鈾是一種銀白色的緻密金屬，質軟，具有延展性。純金屬鈾的密度為18. 31g/cm,熔點為1132. 3度。在水溶液中，鈾有四種氧化態:U (III)，U(IV)，U(V)和U(VI)。U(IV)和U(VI)是水溶液中鈾的常見氧化態。U(VI)的主要形式具有極大的離子半徑(3. 20 X 10e-8cm，因而易於溶解遷移。U(IV)的離子半徑相對較小(1. 05 X 10e-8cm),溶解度很低，其礦物的硬度也比鈾礦物的要大。
同位素
自然界存在的鈾是質量數234, 235和238三種同位素的混合物，其相對豐度分別為0.006%, 0.71%, 99.28%;半衰期分別為2. 475 X 10e5a, 7. 13 X 10e8a, 4. 507 X 10e9a。在自然界中鈾的豐度很大( 3 X 10e-4% )。鈾廣泛地分布於地殼和水中，它在地殼中含量約為3 x 10e-6 g;海水中鈾的含量約為2 X 10e-9g/L~3X10e-9g/L。
除了三種天然同位素外，鈾還有多種人工同位素，各同位素的輻射特性。 238U是天然鈾(4n+2)放射系的母體，234U是該系中的一個成員，235U是天然鋼鈾(4n+3)放射系的母體。235U的核性質是能在慢中子作用下進行核裂變並釋放出大量的能量，這是目前建造反應堆中使用的主要核燃料。238U在俘獲中子以後，可以衰變為另一種易裂變物質239Pu。
檢測方法
環境樣品中鈾的測定目前主要採用雷射螢光法，樣品經去除有機物後，用稀硝酸浸出鈾。先取一定體積的濾液定量加入螢光增強劑，使其與鈾酞離子生成絡合物，用標準加入法測定樣品中鈾濃度。
危害
1）產生危害的原理、途徑及程度
放射性引起的生物效應，主要是使機體分子產生電離和激發，破壞生物機體的正常機能。這種作用可以是直接的，既射線直接作用於組成機體的蛋白質、碳水化合物、酵素等而引起電離和激發可，並使這些物質的原子結構發生變化，引起人體生命過程的改變;也可以是間接的，即射線與機體內的水分子起作用，產生強氧化劑和強還原劑，破壞有機體的正常物質代謝，引起機體系列反應，造成生物效應。由於水占人體重量的70%左右，所以射線間接作用對人體健康的影響不直接作用更大。應指出的是，射線對機體作用是綜合性的，在同等條件下，內輻射要比外輻射危害更大。大氣和環境中的放射性物質，可經過呼吸道、消化道、皮膚、直接照射、遺傳等途徑進入人體，一部分放射性核素進入生物循環，並經食物鏈進入人體。
2)對人的影響
放射性廢水對其生態環境和人類健康危害極大，如果任其排放於環境中，就會造成極其嚴重的後果。放射性廢水對環境的污染主要是由其中所含的放射性核素引起的，它們對生物和人體會產生多種損傷和致病效應。放射性廢水中的放射性核素通過外輻射和內輻射兩條途徑對人體發生危害。外輻射包括廢水中的輻射體(主要是γ和β射線)直接對人體的輻射以及人在被放射性廢水污染的水體中游泳或划船時受到的輻射。廢水中的放射性核素進入人體產生內輻射的途徑有:飲用被放射性核素在水體和土壤中轉移到水生物、糧食、蔬菜等食物以及牲畜、家禽中並發生濃集放大作用，人通過食物鏈會將污染環境的放射性核素攝入體內，超過允許含量時，就會受到損傷和致病。放射性廢水中含有的廢棄放射性核素通過自身的衰變而放射出α、β和γ射線，這些射線在較大的輻照劑量下對人體的組織和器官有危害作用，如能導致脫髮，皮膚起紅斑，白血球、紅血球或血小板減少，白血病，白內障。影響生殖機能，癌症等;在大劑量照射下能使人死亡。如在核燃料再加工中產生的高水平放射性廢液，只要從貯存設備中漏失極少量，人不慎短時間接觸，就會受到嚴重的輻射損傷甚至死亡。義大利有兩個村莊在1957-1965年期間胃癌和腸癌患者顯著增加，經調查發現是由於起用了一口新井，井水的放射性高達4400微居里/升，而老井水的放射性僅為80微居里/升。
處理方法
1）混凝沉澱法
混凝沉澱法是處理含鈾廢水的一種常用方法，它利用金屬離子與溶液中原有的懸浮物顆粒互相結合形成可沉澱顆粒而達到吸附金屬離子的目的。可通過添加絮凝劑如硫酸鋁、硫酸鎂、氧化鋁、聚合硫酸鐵等加速對金屬離子的吸附。混凝沉澱法由於處理工藝簡單，成本較低，常用於礦山、冶金工廠排放的廢水。
2）離子交換法
離子交換法是在離子交換器中進行，一般使用離子交換樹脂。此方法可以藉助離子交換劑來完成。當含鈾廢水通過交換劑時，交換劑上的離子水中的UO2進行交換達到去除水中UO2的目的。這一過程是可逆的，離子交換劑可再生。離子交換法處理設備比較簡單，去除含鹽量少和濁度低的放射性廢水時的淨化效率較高;但交換選擇性不理想，交換容量有限，廢水中的競爭離子干擾嚴重，一般需進行預處理，要求廢水中的懸浮固體物濃度和總固體物濃度必須很低，廢水中的放射性核素必須呈離子狀態，還有些離子交換樹脂的化學、機械和輻射穩定性差，價格昂貴。
3）蒸發濃縮法
蒸發濃縮法是目前處理含鈾廢水的一種簡單、有效、可靠的方法，去除效率高，主要是通過將放射性物質濃縮，減少廢液的體積以便進行進一步處理。在通過蒸發操作時還可以回收處理過程中的有用化學物質，而經過冷凝形成的冷凝水中的放射性遠低於原來的廢水，如果放射性達到排放標準則可直接排放，否則還可以利用其它方法處理後再進行排放。蒸發濃縮法去污係數高達10e4~10e6，理論與技術相對成熟，安全可靠，但是該方法僅適用於水量較少、廢水放射性比活度低的情況，而且不適合處理含有揮發性核素和易起泡沫的廢水，熱能消耗較大，同時在設計和運行時要考慮溶液的腐蝕、沉澱結垢、爆炸等潛在威脅。
4）膜處理法
膜處理法是近年來一項新興的化工分離技術，它具有能耗低、設備簡單、操作方便、操作費用低等優點，具有廣泛的套用前景。目前國內外在放射性廢水的處理中採用的膜技術有滲透、反滲透、電滲析、超濾、納濾、液膜分離等。
