Untersuchungen zur Bindungsstruktur von kolloidgetragenem Uran mit EXAFS und ATR-FTIR

Oxidiertes Uran ist ein mobiler Schadstoff, der auch mit verschiedenen Anionen wie Carbonat oder Sulfat wasserlösliche Komplexe bildet. Uranyl ist aber auch bekannt für seine hohe Affinität zu kolloidalen Fe-Oxyhydroxiden. Derartige Kolloide entfernen bei pH 5…8 sehr effektiv U(VI) aus der Lösung, da sie aufgrund ihrer geringen elektrostati-schen Stabilität leicht agglomerieren. Diese Reaktion kann bei Altlasten aus dem Uran-bergbau die Ausbreitung des Urans verringern, wenn saures Minenwasser z. B. durch Vermischung mit neutralem, oxischem Grundwasser entsäuert wird. Für zuverlässige Vorhersagen der Migration des Urans benötigt man Informationen über die Struktur und Stabilität der Uranbindung auf molekularer Ebene. Art und Struktur der Sorptionsspezies sind bis heute nicht vollständig geklärt.

Hauptziel dieser Arbeit ist die strukturelle Aufklärung der sorptiven Bindung von Uranyl an Kolloide in Bergwerkswässern. Wir untersuchten auch die Mitwirkung der anwesenden Hauptionen Sulfat, Silikat und Carbonat bei der Sorption von Uranyl an das Modellkolloid Ferrihydrit (Fh), um zu prüfen, ob ternäre Oberflächenkomplexe entstehen.

Die EXAFS-Resultate legen nahe, dass Uranyl bei den hier simulierten Bedingungen (pH 5.5) Oberflächenkomplexe mit Ferrihydrit-Kolloiden bildet, an denen Sulfat, Silikat oder Nitrat unbeteiligt sind. Die durch ATR-IR nachgewiesenen U(VI)-Carbonat-Oberflächenkomplexe sind mit EXAFS nicht zu erkennen. Eine mögliche Erklärung wä-re, dass Carbonat monodentat mit Uranyl verknüpft ist. Gegenwärtig prüfen wir, ob ein solcher Komplex mit EXAFS verifiziert werden kann. Unabhängig davon lassen sich die experimentellen EXAFS-Daten durch einen binären Fh=UO22+-Komplex mit neuer räumlicher Anordnung erklären. Zukünftige Untersuchungen befassen sich auch mit der Langzeitstabilität der Uranbindung.