In Sweden, among other countries, a deep multi-barrier geological repository, KBS-3, is planned for the burial of nuclear waste. One of the barriers is identified as the grantic bedrock itself and in this environment chlorite is present at surfaces in fracture zones. This thesis is focused on characterisation of chlorite samples and studies of their dissolution and sorption behaviour, in order to verify chlorites capacity to retard possible radionuclide migration in the case of leaking canisters. Chlorite dissolution of has been studied in the pH interval 2-12, and as expected the dissolution is highest at acidic pH and at most alkaline pH, whereas dissolution is lowest at near neutral pH values. Chemical and physical properties of chlorites clearly influence the dissolution rates, and at steady-state dissolution rates in the interval 10-12 ‑ 10-13 mol g-1 s-1 was observed. Sorption studies were performed since Ni(II) is one of the important activation products in spent nuclear fuel and sorption data on minerals like chlorite are lacking. Ni(II) sorption onto chlorite was studied using batch technique as a function of; pH, concentration of Ni(II), ionic strength and solid concentrations. As expected, the sorption of Ni(II) onto chlorite was pH dependent, but not ionic strength dependent, with a sorption maximum at pH ~ 8, and with a Kd of ~ 103 cm3/g. This confirms that the Ni(II) sorption onto chlorite is primarily acting through surface complexation. The acid-base properties were determined by titrations and described by a non-electrostatical surface complexation model in FITEQL. Further, the sorption results were fit with a 2-pK NEM model and three surface complexes, Chl_OHNi2+, Chl_OHNi(OH)+ and Chl_OHNi(OH)2, gave the best fit using FITEQL. / Sverige är ett av de länder som planerar ett geologiskt slutförvar kallad KBS-3, bestående av ett antal barriärer, för placering utav det använda kärnbränslet. En av dessa barriärer är identifierad som själva berggrunden där det tilltänkta förvaret kommer att byggas och i denna miljö förekommer klorit på granitytor i sprickzoner. Denna doktorsavhandling karakteriserar kloriter och studerar deras upplösnings- och sorptionsbeetende, för att kunna bestämma huruvida kloriter är utav betydelse som naturlig barriär för eventuell radionuklidtransport från det använda kärnbränslet. Upplösning av klorit har undersökts i pH intervallet 2-12 och graden av upplösningen är som förväntat högst vid sura respektive mest basiska pH och lägst där pH är neutralt. Denna studie bekräftar att den kemiska sammansättning och de fysikaliska egenskaper hos kloriterna påverkar upplösningshastigheterna och vid steady‑state har upplösningshastighet bestämts till 10-12 ‑ 10-13 mol g-1 s-1. Sorptionsstudier genomfördes då Ni(II) är en viktig aktiveringsprodukt och data rörande Ni(II) sorption till klorit saknas. Ni(II) sorption till klorit har studerats i; varierande pH, olika initiala Ni(II) koncentrationen, olika jonstyrka och olika fastfas förhållanden där individuella satser i serie har nyttjats. Som förväntat är sorptionen av Ni(II) till klorit pH beroende men inte jonstyrkeberoende och ett sorpions maximum observerades vid pH ~ 8, med ett Kd‑värde på ~ 103 cm3/g. Från detta dras slutsatsen att sorptionen av Ni(II) till klorit sker mestadels genom ytkomplexering. Syra-bas egenskaperna hos kloriterna bestämdes genom titreringar och bekrevs med en icke‑elektrostatisk modell i FITEQL. Vidare har passning av sorptionsresultaten utförts med en 2-pK NEM-modell och tre ytkomplex, Chl_OHNi2+, Chl_OHNi(OH)+ och Chl_OHNi(OH)2, vilket gav den bästa passningen av data med FITEQL. / QC 20100819
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-10139 |
| Date | January 2009 |
| Creators | Zazzi, Åsa |
| Publisher | KTH, Kemi, Stockholm : KTH |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Doctoral thesis, comprehensive summary, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Trita-CHE-Report, 1654-1081 ; 2009:9 |
Page generated in 0.0026 seconds