[發(fā)明專利]一種使用納米Fe3O4-CeO2材料去除放射性核素的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310528968.7
• 申請(qǐng)日: 2013-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103578594A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王建龍;徐樂(lè)瑾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G21F9/12
• 分類號(hào): G21F9/12
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 薄觀玖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于放射性廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種使用納米Fe₃O₄-CeO₂材料去除放射性核素的方法。

背景技術(shù)

隨著礦產(chǎn)和石油的開(kāi)采、核工業(yè)的發(fā)展及核技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、能源、軍事、醫(yī)療衛(wèi)生等各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了大量含有⁹⁰Sr、⁶⁰Co等核素的放射性廢水。放射性物質(zhì)進(jìn)入生物體后會(huì)引起三致（致畸、致癌、致突變）效應(yīng)；放射性核素⁶⁰Co毒性大、半衰期較長(zhǎng)（5.27年）、γ射線能量高（平均1.25Mev），如不妥善處置會(huì)對(duì)環(huán)境及人類健康造成重大的影響。尤其是2011年日本福島核電站事故發(fā)生后，大量放射性核素泄漏到周圍環(huán)境，污染了附近區(qū)域的地下水、海水甚至飲用水，給人類及海洋生態(tài)帶來(lái)長(zhǎng)期深遠(yuǎn)的影響。因此，安全高效地處理處置放射性廢水迫在眉睫！

國(guó)內(nèi)外常用的放射性廢水處理方法主要包括化學(xué)沉淀法、離子交換法、蒸發(fā)濃縮法、電滲析法、反滲透法、吸附法、氧化還原法、生物法等。吸附法采用多孔性的固體吸附劑將一種或多種放射性核素吸附在其表面，從而達(dá)到去除核素的目的。目前使用較多的有機(jī)吸附材料，存在著吸附效率低、熱穩(wěn)定性較差、抗污染能力低、使用壽命不長(zhǎng)等問(wèn)題。無(wú)機(jī)吸附材料具有選擇性好、吸附效率高、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐高溫、耐酸堿、抗輻射、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在廢水處理中表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。

本發(fā)明所制備得到的納米Fe₃O₄-CeO₂材料作為一種納米材料，具有獨(dú)特的表面界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，可以產(chǎn)生很高的微界面吸附性能和反應(yīng)活性。磁性納米Fe₃O₄為反尖晶石結(jié)構(gòu)，除了具有納米材料的特性外，還具有超順磁性，將其應(yīng)用于放射性核素污染水體的治理中，既可高效快速去除核素，又可用磁分離法將其回收。CeO₂是稀土氧化物系列中活性最高的一種氧化物催化劑，具有優(yōu)越的儲(chǔ)存和釋放氧功能及氧化還原性能（Ce³⁺/Ce⁴⁺），也有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和高溫快速氧空位擴(kuò)散能力。在有過(guò)渡金屬存在時(shí)，CeO₂與金屬之間的協(xié)同作用可有效提高催化劑的活性、改善其選擇性和增加其穩(wěn)定性。利用納米Fe₃O₄-CeO₂材料去除放射性廢水中的核素具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種使用納米Fe₃O₄-CeO₂材料去除放射性核素的方法。

一種使用納米Fe₃O₄-CeO₂材料去除放射性核素的方法，該方法的具體方案如下：

向含有放射性核素的廢水中加入納米Fe₃O₄-CeO₂材料，將納米Fe₃O₄-CeO₂材料與含有放射性核素的廢水充分混合，進(jìn)行吸附反應(yīng)1～8h后用原子吸收分光光譜儀測(cè)定殘余核素的含量。

所述放射性核素為⁹⁰Sr元素和⁶⁰Co元素中的一種或兩種。

所述納米Fe₃O₄-CeO₂材料的平均粒徑為5nm，BET比表面積為80.21m²/g，飽和磁化強(qiáng)度為14.4emu/g，在含有放射性核素的廢水中的用量為0.1～1.0g/L。

所述納米Fe₃O₄-CeO₂材料對(duì)⁹⁰Sr和⁶⁰Co的飽和吸附容量分別為21mg/g和19mg/g。

所述含有放射性核素的廢水中⁹⁰Sr的濃度為10～200mg/L。

所述含有放射性核素的廢水中⁶⁰Co的濃度為10～400mg/L。

所述含有放射性核素的廢水的pH值為3～10。

所述吸附反應(yīng)溫度為10～40℃。