[發明專利]一種用于原位處理含鈾地下水的除鈾材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410634545.8
• 申請日: 2014-11-12
• 公開（公告）號: CN104437348A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 景晨;李義連;徐佳麗;崔瑞萍
• 申請（專利權）人: 中國地質大學(武漢)
• 主分類號: B01J20/12
• 分類號: B01J20/12;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/70;C02F1/62;C02F103/06
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 周宗貴;劉榮

技術領域

本發明提供了一種用于地下水除鈾的材料，尤其涉及一種能夠原位處理含鈾地下水的除鈾材料，以及該材料的制備方法，屬于功能材料制備技術領域。

背景技術

為了人類的健康以及社會的發展，世界各國已展開對含鈾廢水處理技術的研究。其中對低濃度含鈾地下水處理技術的研究主要集中在粘土礦物的吸附作用、化學藥劑的吸附沉淀作用、微生物處理法、高分子材料處理技術以及農作物對鈾的吸附效果。目前現有的處理技術存在成本高、效率低、修復周期長及二次污染風險大的弊端。納米零價鐵能將溶液中高價態的金屬離子還原為低價態，已廣泛應用于環境污染物的修復研究中，其具有顆粒小、比表面積大的特征，但納米零價鐵極易團聚，導致減小其表面積，從而影響其對污染物的修復效果。

發明內容

本發明提供了一種用于原位處理含鈾地下水的除鈾材料，解決了背景技術中的不足，該材料在低濃度鈾的地下水修復過程中，集合了伊利石良好的吸附性能和納米零價鐵的強還原性，處理效果好。該材料能夠有效的去除地下水中的鈾，去除率可達98％以上。

實現本發明上述目的所采用的技術方案為：

一種用于原位處理含鈾地下水的除鈾材料，所述材料呈粉末狀，包括作為支撐材料的伊利石顆粒以及附著在伊利石顆粒表面的納米零價鐵。

所述伊利石顆粒為1250目，其粒徑大小為0.1～10μm。

本發明同時還提供了一種制備上述除鈾材料的方法，包括以下步驟：(1)、將伊利石研磨粉碎，篩分至1250目以下，然后將其放入干燥箱，在75～85℃下干燥，干燥后備用；

(2)、將上步驟中干燥后的伊利石粉末加入容器中，并在容器中配置濃度為0.143mol/L～0.716mol/L的鐵鹽溶液，在通氮氣的情況下機械攪拌10～15min，使鐵鹽溶液與伊利石粉末充分混合，伊利石粉末均勻分散在鐵鹽溶液中；

(3)、向容器中滴加濃度為0.187mol/L～0.935mol/L的硼氫化鈉或硼氫化鉀溶液，整個反應過程持續通入氮氣并劇烈的機械攪拌直至反應結束，反應結束后繼續攪拌15～20min；

(4)、攪拌停止后，立即真空抽濾，過濾完畢得到的濾餅用乙醇溶液進行過濾洗滌，再用無水乙醇進行過濾洗滌，洗滌后得到黑色固體；

(5)、將上步驟中得到的黑色固體立即轉移到真空干燥箱中真空干燥，干燥溫度為60～70℃，干燥后即制得用于原位處理含鈾地下水的除鈾材料。

步驟(2)中鐵鹽溶液的配制方法為：將鐵鹽溶解于乙醇溶液中，鐵鹽溶液的濃度為1.44～7.16mol/L，所述鐵鹽為氯化鐵/亞鐵、硫酸鐵/亞鐵、硝酸鐵/亞鐵及其水結晶態中的一種。

步驟(3)中對硼氫化鈉或硼氫化鉀溶液的滴加速度進行控制，確保溶液在20～30min內滴加完畢。

本發明所提供的除鈾材料適合于處理鈾含量為100～500μg/L的地下水，在進行處理時，在地下水中加入上述材料，添加量為0.05g/L～0.1g/L，反應時間持續3小時即可有效除去地下水中的鈾，去除率大于98％。

本發明中，由于粘土礦物具有良好的吸附性能，能吸附水溶液中的離子固定在粘土礦物表面及層間。伊利石作為三大粘土礦物中的一種廣泛存在于自然界中，其具有良好的承載能力，穩定性，容易獲取價格低廉，適合污染修復工程使用，且不會造成二次污染。伊利石表層為片狀結構，為零價鐵的支撐提供了有效空間。上述材料是以硼氫化鈉為還原劑將鐵離子還原成納米零價鐵附著在伊利石表面而制成的。用伊利石作為支撐材料對納米零價鐵進行支撐，能改善納米零價鐵的團聚，增大比表面積，提高納米零價鐵的穩定性。在反應過程中，采用預處理過的伊利石作為支撐材料，利用伊利石片狀結構使反應產生的納米零價鐵顆粒分散并附著在伊利石上，同時通入惰性氣體，加強納米零價鐵顆粒的分散作用。伊利石支撐的納米零價鐵活性強，承載力高，穩定性好，粒徑分布更均勻；伊利石支撐納米零價鐵能作為可滲透反應墻活性填料，為重金屬污染地下水提供更加安全、經濟、高效的方法。

總的來說，本發明與現有技術相比具有以下優點：1、相對于現有的處理含鈾地下水處理技術，本發明所制備材料集合了伊利石的良好吸附性能和納米零價鐵的還原性，處理效率大大提高，并降低二次污染風險。

2、相對于納米零價鐵，本發明用伊利石來支撐納米零價鐵，改善了其易團聚的問題，零價鐵不易被氧化，更加穩定，承載能力提高，可用于地下水原位修復。

3、本發明所提供的材料在實驗室條件下即可合成，制備方法簡單易操作，所用原料價廉易得，對外界環境條件無特殊要求，合成產物質量高，穩定性好。

附圖說明