[發明專利]一種放大量制備磁性載體材料Fe3O4的方法及利用該方法制備的材料

有效

• 申請號: 201210347194.3
• 申請日: 2012-09-19
• 公開（公告）號: CN102838175A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 尉繼英;趙璇;李福志
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C01G49/08
• 分類號: C01G49/08
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司 11003
• 代理人: 尹振啟

技術領域

本發明涉及一種用于去除放射性廢水中核素離子的無機吸附材料包覆的磁性載體Fe₃O₄的放大量制備方法，屬于無機材料制備及放射性廢水處理技術領域。

背景技術

核電站運行和事故條件下會產生大量的放射性廢水，主要含有Cs⁺、Sr²⁺及Co²⁺等核素離子。無機吸附材料對核素離子的吸附能力高，耐輻照性能強，在長期地質儲存中具有高度的穩定性，是近年來國際上的研究熱點。

目前，國際上應用較多的無機吸附材料有亞鐵氰化物、鈦硅分子篩、水合金屬氧化物、沸石類材料等。直接使用粉末狀態的吸附材料會導致固液相難以分離的問題。采用造粒技術獲得的吸附材料粒徑較大（多為毫米級），吸附反應的傳質動力學條件差，吸附容量不能充分利用。如果將這些無機吸附材料包覆在Fe₃O₄磁核上，可將吸附材料粒徑降至微米級，從而優化吸附傳質動力學條件，提高吸附容量的利用率；通過外加磁場，則很容易將這些微米級磁性吸附材料從水中分離。

具有立方反尖晶石結構的Fe₃O₄是一種半導體鐵氧磁材料，其粒徑小于100nm時具有良好的順磁性。Fe₃O₄磁性納米粒子分散在水或其它溶劑中可形成均勻的磁流體，應用于真空容器的轉軸密封及航空電子技術等。在水處理中，利用外加磁場的作用，可以加速絮凝過程（中國專利?CN?102249382?A）、實現固液相分離及吸附材料回收（中國專利CN?102068995?A，CN?101670266?A?）；此外，Fe₃O₄也可以直接作為吸附材料，對重金屬離子（中國專利CN?102275998?A）和難降解有機物（CN?101593593）有良好的吸附性能。

以磁核Fe₃O₄材料為載體，表面包覆活性組分，形成磁核包覆型吸附材料，可以用于吸附放射性廢水中的核素離子，但是必須考慮到核工業的特殊性。由于核工業中材料吸附飽和后不再生，更換下來的飽和吸附材料將作為放射性廢物進行最終長期地質儲存，為降低地質儲存的壓力，核工業尤其強調放射性廢物小量化原則。磁核包覆型吸附材料的包覆層過薄，吸附容量低，產生的放射性廢吸附材料的量大，不滿足放射性廢物小量化原則；包覆層過厚，影響材料的磁性，從而影響分離效果。解決這一矛盾的途徑之一是盡可能提高磁核Fe₃O₄材料的比飽和磁化強度。實驗表明，用于放射性廢水處理的磁核Fe₃O₄材料的比飽和磁化強度不宜低于75emu/g。