[發(fā)明專利]一種含有Mn/Sb2O5的吸附劑的制備方法及其產(chǎn)品與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410131091.2
• 申請(qǐng)日: 2014-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN103861551A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尉繼英;李福志;趙璇;張猛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/02
• 分類號(hào): B01J20/02;B01J20/30;G21F9/12
• 代理公司: 北京中創(chuàng)陽光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11003
• 代理人: 尹振啟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無機(jī)材料領(lǐng)域，特別涉及一種含有Mn／Sb₂O₅的吸附劑的制備方法及其產(chǎn)品與應(yīng)用。?

背景技術(shù)

核電作為一種清潔能源，已經(jīng)成為我國能源結(jié)構(gòu)不可或缺的組成部分。2020年，核電運(yùn)行和在建裝機(jī)容量要達(dá)到1億千瓦，核電機(jī)組將達(dá)到100多臺(tái)。?⁵⁸Co／⁶⁰Co是核電站在正常運(yùn)行工況下所產(chǎn)生放射性廢液中中的重要放射性核素，具有γ放射性的⁶⁰Co對(duì)人體和環(huán)境的危害巨大，是放射性廢液處理的重點(diǎn)目標(biāo)之一。⁵⁸Co／⁶⁰Co主要來源于結(jié)構(gòu)材料的腐蝕，其中⁵⁸Co是⁵⁸Ni經(jīng)由(n，p)反應(yīng)形成的，半衰期為70.8±0.1天，屬于中毒性核素；而⁶⁰C_o是不銹鋼和鈷合金中的⁵⁹Co經(jīng)(n，p)反應(yīng)形成的，是β-衰變核素，同時(shí)發(fā)射β-和γ射線，β-射線的最大能量為0.315兆電子伏，γ射線的能量有1.173和1.332兆電子伏兩種，其半衰期為5.272年。⁶⁰Co經(jīng)人體吸收后易于沉積在肝、腎和骨骼中，能導(dǎo)致脫發(fā)，會(huì)嚴(yán)重?fù)p害人體血液內(nèi)的細(xì)胞組織，造成白血球減少，引起血液系統(tǒng)疾病，如再生性障礙貧血癥，嚴(yán)重的會(huì)使人患上白血病，甚至死亡，是生物學(xué)上最危險(xiǎn)的放射性毒素之一。因此高效去除⁵⁸Co／⁶⁰Co，尤其是限制⁶⁰Co向環(huán)境的擴(kuò)散，對(duì)核電站的正常運(yùn)行具有重要的意義。?

核電站放射性廢液中大部分核素以離子形態(tài)存在，可以通過目前核電站普遍采用的“過濾+離子交換”或傳統(tǒng)的“絮凝沉降-蒸發(fā)-離子交換”工藝加以去除；而Co在堿性及低濃度溶液中易于轉(zhuǎn)化為膠體形態(tài)，或者與化學(xué)去污廢液中含有的檸檬酸、草酸、EDTA及表面活性劑形成絡(luò)合狀態(tài)，核電廠常用的“過濾+離子交換”工藝對(duì)此類膠體形態(tài)放射性核素的去污系數(shù)較低，不能完全滿足要求。此外，除鹽床中，由于膠體易附著于離子交換樹脂表面而引起離子交換樹脂提前失效，導(dǎo)致離子交換樹脂更換頻繁，增加了固廢產(chǎn)量，為核電廠的生產(chǎn)運(yùn)行增加了負(fù)擔(dān)。?

選擇性無機(jī)離子吸附劑去除中低放廢液中的核素離子是近年來國際上的研究熱點(diǎn)。與離子交換樹脂相比，無機(jī)離子吸附劑對(duì)主要核素的選擇性高，能快速大幅度降低廢液的放射性活度；而且無機(jī)離子吸附劑的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好、耐輻照性能強(qiáng)，吸附飽和的無機(jī)材料在長期地質(zhì)儲(chǔ)存中具有高度的穩(wěn)定性，易于現(xiàn)場輻射防護(hù)以及廢物終端處理處置，滿足核廢物減量化的原則。中?低放廢液中核素離子的總質(zhì)量濃度處于0.001～0.01μg／L量級(jí)，而共存非放射性離子如Na⁺、K⁺、Ca²⁺等的濃度很高(可達(dá)6mol/L)，廢液的含鹽量通常為mg/L～g／L的級(jí)別，有些甚至高達(dá)上百g／L；此外廢液的酸度變化范圍寬，可從強(qiáng)酸性到強(qiáng)堿性(pH=1～13)，這些因素都對(duì)痕量核素離子的去除產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。因此無機(jī)離子吸附劑研究的目標(biāo)是要在高鹽度、強(qiáng)酸／堿性條件下達(dá)到對(duì)痕量放射性核素的選擇性高、吸附容量大、吸附速度快。?

目前研究較多的Co離子吸附劑主要是水合金屬氧化物，其中水合氧化鈦、氧化錳及其復(fù)合氧化物對(duì)Co的吸附性能較好。機(jī)理研究表明，Co主要是與金屬氧化物表面的羥基進(jìn)行離子交換，其吸附容量決定于吸附劑比表面和表面羥基含量，在酸性溶液中由于H₃O⁺的競爭吸附，Co離子的選擇性快速下降；在中性或堿性(pH>8)條件下，由于CoOH⁺或Co(OH)₂的形成而使吸附選擇性提高，其吸附容量也隨pH的增大而增大。因工藝條件所致，放射性廢液的pH范圍很寬，目前研究較多的金屬氧化物吸附劑更適用于中性或堿性廢液，不適宜在酸性條件下應(yīng)用。此外核電站進(jìn)行管道去污時(shí)一般采用EDTA、草酸、檸檬酸等絡(luò)合劑，這些絡(luò)合劑極易與Co形成絡(luò)合物，其穩(wěn)定性高，嚴(yán)重干擾Co的吸附性能，而目前的金屬氧化物型吸附劑對(duì)絡(luò)合態(tài)Co的吸附性能研究較少。?