[發明專利]高穩定性除銫吸附劑的規模化制備方法及其產品與應用

有效

• 申請號: 201810008565.2
• 申請日: 2018-01-04
• 公開（公告）號: CN108160048B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 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: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;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

本發明涉及高穩定性除銫吸附劑的規模化制備方法及其產品與應用。具體地，本發明涉及一種顆粒態無機氧化物或活性炭負載型過渡金屬穩定的亞鐵氰化物吸附劑，其包含：顆粒態的無機氧化物載體或者顆粒態的活性炭載體；包覆所述無機氧化物或活性炭載體的過渡金屬穩定的亞鐵氰化物層；以及包覆所述過渡金屬穩定的亞鐵氰化物層的高分子材料層。該吸附劑具有高壓碎強度和低離子浸出率。本發明還涉及該吸附劑的制備方法及其在去除放射性同位素Cs離子和去除穩定性同位素Cs離子的應用，以及去除放射性同位素Rb離子和去除穩定性同位素Rb離子的應用。

技術領域

本發明涉及無機材料領域，特別涉及一種穩定性高的除銫吸附劑的規模化制備方法及其產品與應用，該吸附劑同時對銣也有良好的吸附性能。

背景技術

按照中國核電中長期發展規劃目標，到2030年要全面實現建設核電強國目標。面對核能事業發展新形勢新挑戰，中國迫切需要在放射性廢物處理、核應急技術、放射性流出物排放標準等方面大力發展。

放射性液體的高效及時處理，是建立核安全縱深防御體系亟待解決的重要問題之一，因此迫切需要開展廢液應急處理新技術、新裝備與新材料的研發和儲備，在核電站內建立起多層次的廢液處理處置技術保障。第一個層次是核電站正常運行過程中，放射性核素的實際消除。該項技術主要針對核電站正常運行過程中放射性廢物的去除，在保障處理工藝穩定性、有效性的同時實現廢物小量化。第二個層次是當電站發生燃料破損等問題時，在廢液中核素范圍寬、形態多樣的情況下，及時開展場內廢液應急處理。該項技術能夠及時、快速、高效去除污染，防止放射性物質外泄。第三個層次是縱深防御體系的最后一道防線，即在發生超設計基準事故的極端情況下，迅速啟動場外核應急處理，最大限度限制核事故對環境的影響。

相比較于離子交換樹脂，無機離子吸附劑對主要痕量核素Cs、Sr、Co、Ag、I等的選擇性高，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，并且受共存非放離子的影響小，因此其使用壽命長，產生少量的固體廢物。此外，大量的放射性元素富集在小體積的固態無機離子交換劑中，使得輻射防護變得相對容易。相比于吸附產生的廢樹脂，無機吸附技術產生的放射性廢棄物熱穩定性和化學穩定性好、耐輻照性能強，不易被輻射分解或生物分解，便于后期的處理處置，并且在地下處置場長期儲存過程中，更具長期安全性。進一步，基于無機吸附技術的廢液深度凈化裝置結構簡單，具備有效、選擇性強、小型化、模塊化、可移動性強的技術特點，對現場服務條件要求低，非常適合于核電廠放射性廢液成分較為復雜且現場布置空間有限的特殊要求。

基于無機吸附劑高效、快速和選擇性高的應用特點，無機吸附技術在核電站事故廢液處理中起到了關鍵作用。以日本福島事故廢液的處理為最典型的案例，從最初放射性廢水處理系統的建立，到后來運行過程中的逐步完善，一直保持了無機吸附+膜技術耦合的工藝路線，采用無機吸附工藝選擇性去除主要核素Cs-134和Cs-137，大幅度降低廢水的放射性水平，降低后續工藝的輻射防護要求，進一步采用膜工藝能夠廣譜性去除水中的放射性核素。據福島提供的水質監測結果，經過Cs吸附、反滲透的工藝流程處理后，水樣的放射性水平從最初的10⁷-10⁸Bq/L的水平(事故發生后的初期高于此水平)降低到了10³-10⁴Bq/L的水平。無機吸附劑在核電站正常運行工況下也獲得了較多的應用，例如：芬蘭Loviisa和匈牙利Paks電站采用除銫吸附劑對核電站蒸發器廢液進一步減容；蘇格蘭敦雷電站采用無機吸附劑從1500噸Na冷卻堆廢液和57噸Na/K冷卻堆高含鹽量廢液中選擇性去除Cs-134和Cs-137；英國Bradwell?Magnox電站在核設施退役過程采用無機吸附劑對燃料元件碎片酸性溶解液進行處理；日本原子能研究所(JAERI)采用無機吸附劑在濃硝酸溶解廢液中去除Pu/Cs/Sr；以及美國Savannah?River和Callaway核電站、英國Sellafield以及芬蘭Olkiluoto核電站均采用無機吸附劑對乏燃料儲存池廢液處理。