[發明專利]顆粒態SnSb吸附劑制備方法與產品及其去除放射性Sr、Co和Ag的應用

在審

• 申請號: 201810008220.7
• 申請日: 2018-01-04
• 公開（公告）號: CN108187642A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 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: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;B01J20/28;G21F9/12
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 肖善強

本發明涉及顆粒態SnSb吸附劑制備方法與產品及其去除放射性Sr、Co和Ag的應用。具體地，本發明提供了一種顆粒態SnSb復合氧化物吸附劑，其包含：含有SnSb復合氧化物的顆粒；以及包覆所述顆粒的高分子材料層。該吸附劑為顆粒形態并且具有高壓碎強度，因而適合應用于工業規模，能夠裝填到固定床反應器中實現放射性核素的高效去除，并且對Sr、Co和Ag離子均有良好的吸附去除性能，既適合應用于核電站正常運行工況下去除放射性廢液中的核素^110mAg和⁵⁸Co與⁶⁰Co，也可以應用于核事故應急中的放射性廢液處理，選擇性去除主要的裂變核素⁹⁰Sr；同時該吸附劑也可以應用于民用水處理中金屬離子Ag⁺、Sr²⁺和Co²⁺的去除。

技術領域

本發明涉及無機材料領域，特別涉及一種顆粒態SnSb復合氧化物吸附劑及其制備方法與應用，該吸附劑對Co、Sr和Ag具有良好的吸附性能，并且適合應用于工業規模，能夠裝填到固定床反應器中實現放射性核素的高效去除。

背景技術

核電站運行會產生大量的中低放射性廢水。在這種放射性廢液中，Sr和Co是常見的核素離子，其中Sr是具有β放射性的長壽命裂變產物，而Co是結構材料的輻射活化產物，具有γ放射性。由于Sr易于在骨骼中積累，許多國家對Sr的排放限值比Cs更低；此外⁶⁰Co具有γ放射性而對環境的危害極大。除了Sr和Co以外，核電站的液體排放液中存在的Ag也是重要的污染源，其近期才受到關注。目前，對我國多家核電站的液體排放物檢測的結果表明，^110mAg的去除效果非常不理想。因此，對Sr、Co和Ag的高效去除是目前亟待解決的問題，也是確保液體排放物能夠達標的重點內容。

用于濃縮或分離放射性廢水中放射性核素的傳統方法主要包括蒸發、過濾、離子交換或者這些技術的組合。蒸發濃縮是高能耗工藝。眾所周知，在蒸發濃縮過程中，為避免濃縮液硼結晶，設備需要全天候保持循環狀態，這不可避免地導致設備故障高發、高維修成本和人力成本。此外，蒸發器產生大量放射性濃縮液，造成較高的固廢處理成本。離子交換工藝是用于處理低放廢液的常用技術，具有技術成熟、工藝簡單、易操作等優點，常用于核電站工藝水處理，對離子態核素有較高的去除性能。但是，離子交換樹脂不具有選擇性，在含鹽量高的廢液中，樹脂很快就因常規離子同時被交換飽和從而失效。此外，由于核電站放射性廢液中含有較多以膠體態存在的核素，如^110mAg、⁵⁸Co、⁶⁰Co等，這些核素易于附著在樹脂上使得離子交換樹脂的飽和周期進一步縮短，需要更換頻繁，同時放射性廢樹脂產量較高。這些放射性廢樹脂需要進行穩定化和固化處理，處理、處置費用十分昂貴，增加了放射性廢物管理的總成本。

較之以上蒸發濃縮和離子交換技術，無機離子吸附劑具有選擇性高，可以從高鹽量的放射性廢水中高效地去除目標核素離子，能快速大幅度降低廢液的放射性活度，受共存非放射線離子的影響小，因此具有使用壽命長，固體廢物量小的優點。作為制備無機吸附劑的原料，水合金屬氧化物具有來源廣泛、吸附容量高、對特定離子選擇性高、水熱穩定性和化學穩定性高等特點，被認為有良好的發展前景，是目前研究最多的無機吸附材料。水合金屬氧化物按照結構可以分為框架結構氧化物和顆粒氧化物。框架結構氧化物具有一定的骨架結構，結晶度較高，可在孔道結構之中進行離子交換。典型的框架結構氧化物包括立方燒綠石結構的Sb₂O₅。立方燒綠石型Sb₂O₅的理論離子吸附容量為5.1meq/L，在強酸條件下對Sr(II)具有非常高的選擇性。較之框架結構氧化物，顆粒氧化物的結晶化程度低，為類似堆積結構，可交換離子的位點主要是位于材料表面的羥基和水合質子。大部分顆粒氧化物為兩性氧化物，其表面酸性較弱，一般不作為無機吸附劑直接使用。SiO₂、SnO₂、TiO₂和ZrO₂等是顆粒氧化物的典型代表。