(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111458574.X (22)申请日 2021.12.01 (71)申请人 中国辐射防护研究院 地址 030006 山西省太原市小店区学府街 102号 (72)发明人 朱君　石云峰　陈超　刘团团　 李婷　谢添　邓安嫦　张艾明　 (74)专利代理 机构 北京天悦专利代理事务所 (普通合伙) 11311 代理人 田明　赵江琳 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06Q 10/06(2012.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种放射性核素吸附可逆性计算方法 (57)摘要 本发明涉及一种放射性核素吸附可逆性计 算方法， 通过将核素在土壤及地下水岩土介质中 的吸附等 温线与解吸等温线之间构成的面积， 定 义为“吸附滞后面积S ”， 采用“吸附滞后面积S ”量 化核素在土壤及地下水岩土介质中吸附可逆性， 用于判断核素吸附可逆性的大小。 另外， 核素的 吸附量是可逆吸附量与不可逆吸附量的总和， 用 该方法可以分别求解可逆吸附量、 不可逆吸附 量， 为精准科学地评估核素在土壤及地下水环境 中的归趋 行为奠定基础， 对放射性污染场地治理 修复具有重大意 义。 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 CN 114386233 A 2022.04.22 CN 114386233 A 1.一种放 射性核素吸附可逆性计算方法， 所述方法包括如下步骤： S1、 通过将制备的不同初始浓度C0的放射性核素 ‑地下水‑岩土介质体系样 品处理至吸 附平衡状态， 对所述吸附平衡状态的放射性核素 ‑地下水‑岩土介质体系样品进行固液分 离， 固液分离后得到的样品溶液的平衡浓度记为Ce1， 根据所述样品溶液的平衡浓度Ce1与所 述初始浓度C0数据得到所述岩土介质样品的单位吸附量qe1数据， 再根据得到的多组不同初 始浓度所述样品溶液的平衡浓度Ce1与所述岩土介质样品的单位吸附量qe1数据， 进行数据 拟合得到所述 放射性核素‑地下水‑岩土介质体系的吸附等温线； S2、 将固液分离后得到的岩土介质重新加入地下水， 处理至解吸平衡状态， 对所述解吸 平衡状态的放射性核素 ‑地下水‑岩土介质体系样品进行固液分离， 重复该步骤若干次， 最 后1次解吸样品溶液平衡浓度记为Ce2， 所述岩土介质剩余单位吸附量记为qe2， 进行数据拟 合得到所述 放射性核素‑地下水‑岩土介质体系的解吸等温线； S3、 根据所述放射性核素 ‑地下水‑岩土介质体系的吸附等温线和解吸等温线， 利用图 解法求解“吸附滞后面积S ”， 并据此计算可逆吸附量、 不可逆吸附量。 2.如权利要求1中所述的一种放射性核素吸附可逆性计算方法， 其特征在于： 在步骤S1 中制备不同初始浓度C0的放射性核素 ‑地下水‑岩土介质体系 样品之前， 对试验容器进行酸 处理以降低容器壁对核素的吸附作用。 3.如权利要求1中所述的一种放射性核素吸附可逆性计算方法， 其特征在于： 步骤S1中 制备不同初始浓度C0的放射性核素 ‑地下水‑岩土介质体系 样品之前， 测定现场岩土介质的 粒径分布， 试验所用的岩土介质采用粒径谱配制而成， 保持与现场条件一致， 增加计算结果 的代表性。 4.如权利要求1中所述的一种放射性核素吸附可逆性计算方法， 其特征在于： 所述放射 性核素‑地下水‑岩土介质体系采用恒温振荡的方式达 到吸附平衡 状态与解吸平衡 状态。 5.如权利要求4中所述的一种放射性核素吸附可逆性计算方法， 其特征在于： 连续两次 核素浓度测量结果差值小于预设阈值时， 判定 达到吸附平衡 状态与解吸平衡 状态。 6.如权利要求1中所述的一种放射性核素吸附可逆性计算方法， 其特征在于： 对达到吸 附平衡与解吸平衡状态的放射性核 素‑地下水‑岩土介质体系样品进 行固液分离时， 根据所 述岩土介质样品的最小粒径确定 离心机转速 。 7.如权利要求1中所述的一种放射性核素吸附可逆性计算方法， 其特征在于： 对所述不 同初始浓度C0的放射性核素 ‑地下水‑岩土介质体系， 用特定的酸溶液和/或碱溶液调节pH 值。 8.如权利要求1中所述的一种放射性核素吸附可逆性计算方法， 其特征在于： 将步骤S1 中不同初始浓度C0的放射性核素 ‑地下水‑岩土介质体系的岩土介质样品的重量记为g1， 步 骤S3中计算可逆吸附量、 不可逆吸附量方法为， 所述吸附阶段(Ce1， qe1)与解吸阶段(Ce2， qe2)两点连线与纵坐标的交点记为(Ce3， qe3)， 不可逆吸量qe3×g1， 可逆吸附量为(qe1‑qe3) ×g1。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114386233 A 2一种放射性核素吸附可逆性计算方 法 技术领域 [0001]本发明属于辐射防护领域， 具体涉及一种放 射性核素吸附可逆性计算方法。 背景技术 [0002]吸附作用是放射性核素在土壤及地下水环境中的主要界面过程， 是可逆吸附量与 不可逆吸 附量的总和。 固相介质中的可逆吸 附量在一定条件下可以被解吸释放出来， 对评 估核素的迁移范围、 浓度分布和生物有效性十分重要； 不可逆吸 附量是长期滞留在固相介 质中的部 分， 是突破污染场地修复深度洗脱与分离技术的关键。 目前， 热力学和动力学仍是 研究核素环境归趋行为的主要手段， 用一个或者几个代表性的关键迁移 参数综合反映核 素 的吸附过程， 传统概念认为在热力学条件下， 平衡参数具有 热力学常数性质， 随着 研究的深 入， 发现固相介质表面的吸 附密度并非热力学状态函数而对应唯一的吸 附平衡常数， 而是 受可逆性、 动力学等反应过程的影响。 [0003]因此， 为了精准合理地评估核素在土壤及地下水环境中的归趋行为， 需要考虑在 放射性核素迁移过程的吸附可逆性， 即核素 可逆吸附量与不可逆吸附量的相互作用关系。 发明内容 [0004]针对现有技术中存在的缺陷， 本发明的目的在于提供一种放射性核素吸附可逆性 计算方法， 通过将核 素在土壤及地下水岩土介质中的吸附等温线与解吸等温线之 间构成的 面积， 定义 为“吸附滞后面积S ”， 根据其面积大小定量计算吸附体系的可逆性。 [0005]为达到以上目的， 本发明采用的技术方案是： 一种放射性核素吸附可逆性计算方 法， 所述方法包括如下步骤： [0006]S1、 通过将制备的不同初始浓度C0的放射性核素 ‑地下水‑岩土介质体系样品处理 至吸附平衡状态， 对 所述吸附平衡状态的放射性核 素‑地下水‑岩土介质体系样品进 行固液 分离， 固液 分离后得到的样品溶液的平衡浓度记为Ce1， 根据所述样品溶液的平衡浓度Ce1与 所述初始浓度C0数据得到所述岩土介质样品的单位吸附量qe1数据， 再根据得到的多组不同 初始浓度所述样品溶液的平衡浓度Ce1与所述岩土介质样品的单位吸附量qe1数据， 进行数 据拟合得到所述 放射性核素‑地下水‑岩土介质体系的吸附等温线； [0007]S2、 将固液分离后得到的岩土介质重新加入地下水， 处理至解吸平衡状态， 对所述 解吸平衡状态的放射性核素 ‑地下水‑岩土介质体系样品进行固液分离， 重复该步骤若干 次， 最后1次解吸样品溶液平衡浓度记为Ce2， 所述岩土介质剩余单位吸附量记为qe2， 进行数 据拟合得到所述 放射性核素‑地下水‑岩土介质体系的解吸等温线； [0008]S3、 根据所述放射性核素 ‑地下水‑岩土介质体系的吸附等温线和解吸等温线， 利 用图解法求 解“吸附滞后面积S ”， 并据此计算可逆吸附量、 不可逆吸附量。 [0009]进一步， 在步骤S1中制备不同初始浓度C0的放射性核素 ‑地下水‑岩土介质体系样 品之前， 对试验容器进行酸处 理以降低容器壁对核素的吸附作用。 [0010]进一步， 步骤S1中制备不同初始浓度C0的放射性核素 ‑地下水‑岩土介质体系样品说　明　书 1/6 页 3 CN 114386233 A 3