[發明專利]一種用于去除放射性廢水中Cs離子的磁核包覆型無機離子吸附劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201210347269.8
• 申請日: 2012-09-19
• 公開（公告）號: CN102836693A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 趙璇;尉繼英;李福志
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01J20/10
• 分類號: B01J20/10;B01J20/30;B01J20/28;C02F1/28;C02F1/58
• 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

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技術領域

本發明涉及一種用于去除放射性廢水中Cs離子的無機離子吸附劑及其制備方法，特別涉及一種復合吸附劑的制備方法，該材料以磁性Fe₃O₄為核，表面包覆致密的SiO₂單層作為保護層，活性組分為包覆在最外層的金屬離子穩定型亞鐵氰化鉀，其中穩定金屬離子包括Ti(VI)、Zn(II)、Cu(II)、Ni(II)、Co(II)和Zr?(VI)等。本發明屬于無機材料制備及放射性廢水處理技術領域。

背景技術

我國核工業領域的低放廢水處理一直采用傳統的三段處理工藝，即絮凝沉降—蒸發—離子交換。近年來，膜技術在低放廢水處理領域逐漸得到應用，呈現出取代傳統工藝的趨勢。膜技術處理范圍寬，可以依次去除水中顆粒物質、膠體、有機物等雜質，并去除大部分鹽分以及放射性核素，出水放射性活度可以達到較低的水平。

利用無機吸附劑去除核素，也是一種處理低放廢水的辦法。無機吸附劑對痕量核素離子的選擇性高，去污效率高，可以從高含鹽量的放射性廢水中選擇性吸附痕量核素離子，適合于處理非連續產生的、核素種類單一、分散的放射性廢水。此外，無機吸附劑的熱穩定性和化學穩定性好、耐輻照性能強，飽和的無機材料在長期地質儲存中具有高度的穩定性，易于處理、處置。

核電站運行和事故條件下產生的放射性廢水中，主要含有的放射性物質包括具有β放射性的長壽命裂變產物¹³⁴Cs/¹³⁷Cs等。金屬離子（Ti、Co、Cu、Zn、Ni、Zr等）穩定型亞鐵氰化物可以在pH=1～13的范圍，從高鹽度低放廢水中高效選擇性吸附Cs離子，Cs離子的分配系數可以達到10⁴～10⁶（Nuclear?Science?and?Engineering,?137,?206-214,?2001）。

粉體亞鐵氰化物顆粒度小、固液相的分離困難，難以直接應用于放射性廢水處理。針對此問題，國內外同行通常采用成形的二氧化硅作為固定化載體負載亞鐵氰化物（Separation?and?Purification?Technology?16,147–158,1999），或將亞鐵氰化物與PAN?結合制成無機/有機雜化小球（中國專利?CN1319849A）。根據以上方法制備的吸附劑顆粒粒徑多為毫米級，吸附劑的機械性能得到提高，可以用于固定床的裝填，但是反應效率和吸附容量卻下降。這是由于：發生于無機吸附劑/溶液界面的吸附過程，其吸附速率決定于從溶液到界面層的擴散和吸附劑顆粒內部擴散兩個過程，分別與r（r為顆粒半徑）及r²成反比，因此增加顆粒尺寸往往以犧牲吸附傳質動力學為代價。此外亞鐵氰化物顆粒增大會導致內層吸附劑不能完全利用（核化學與放射化學,23,108-113,?2001）。

發明內容