Durchführung von Sorptions- und Desorptionsversuchen von Uran(VI) an Montmorillonit

In dieser Arbeit wurde die Sorption und Desorption von U(VI) an dem Tonmineral Montmorillonit untersucht. Dies geschah zum einen in Abhängigkeit vom pH-Wert, welcher im Bereich 5 - 7 lag und zum anderen in Abhängigkeit von der Ionenstärke. Als Hintergrundelektrolyten wurden NaCl und CaCl2 verwendet.
Die Ergebnisse zeigen, dass das Sorptionsmaximum in beiden Systemen bei ca. pH 6 liegt, obwohl im NaCl-System bei der Ionenstärke 3,0 mol/kg eine Verschiebung des Sorptionsmaximums zu pH-Wert 7 auftritt. Bei pH 7 nimmt die Sorption im CaCl2-System auf Grund des stabilen Ca2UO2(CO3)3(aq)-Komplexes stark ab, im NaCl-System bleibt sie dagegen annähernd konstant. Außerdem ist im CaCl2-System bei pH 6 und 7 eine Ionenstärkeabhängigkeit zu beobachten, welche im NaCl-System nicht gegeben ist. Des Weiteren scheinen verschiedene Ausfällungen wie z. B. Silikatniederschläge im CaCl2-System eine wichtige Rolle zu spielen.
Die Desorptionsuntersuchungen zeigten, dass die Desorption dieselbe pH-Abhängigkeit wie die sorption aufweist. Bei pH 5 konnte bei beiden Systemen die stärkste Desorption festgestellt werden, bei pH 6 die geringste. Die Desorptionsvorgänge laufen überwiegend reversiebl ab, was darauf schließen lassen könte, dass die Komplexierungsmechanismen vorrangig an den schwachen Bindungsstellen des Montmorillonit auftreten. Im CaCl2-System sind jedoch große Unterschiede in den logKd-Werten zwischen Sorption und Desorption zu verzeichnen, was mit den schon genannten Ausfällungen in Verbindung gebracht werden kann. Im NaCl-System scheint der Desorptionsvorgang abhängig von der Ionenstärke reversibel oder irreversibel zu verlaufen.
Von den getätigten Untersuchungen ausgehend, ist der Montmorillonit besonders für ein Endlagersystem mit pH-Werten im Bereich 6-7 geeignet, wobei sich allerdings hohe Calciumkonzentration in Gegenwart von Carbonat-Ionen nachteilig auf das sorptionsverhalten auswirken. Hohe NaCl-Konzentrationen haben keinen erheblichen negativen Einfluss auf die Sorptions- und Deosprtionsfähigkeit des Montmorillonits.