[發明專利]金屬硫化物吸附劑對水中放射性鍶離子的處理方法

在審

• 申請號: 201811335500.5
• 申請日: 2018-11-10
• 公開（公告）號: CN109626610A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 顧平;張振國;張銘棟;閆肅;張光輝;董麗華;侯立安
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C02F9/02
• 分類號: C02F9/02;B01J20/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程小艷

本發明屬于新型吸附劑開發及放射性廢水處理技術領域，公開了一種金屬硫化物吸附劑對水中放射性鍶離子的處理方法，采用的金屬硫化物吸附劑是以Sn?S結構為骨架，以無序游離的鈉離子為陽離子進行電荷平衡，元素組成包括S、Sn和Na元素，化學式接近于Na₂Sn₃S₇，該方法主要包括如下步驟：向含鍶離子的水溶液中投加金屬硫化物吸附劑；25℃條件下恒溫振蕩1～360min；通過膜過濾的方式進行固液分離；測定出水中鍶離子的質量濃度。本發明金屬硫化物吸附劑對水中放射性鍶離子吸附速度快、效率高、容量大，且適用于極端的酸堿條件下，故可應用于含鍶放射性廢水應急處理。

技術領域

本發明屬于新型吸附劑開發及放射性廢水處理技術領域，具體涉及了一種金屬硫化物吸附劑對水中放射性鍶離子的處理方法。

背景技術

隨著核能的和平利用與核工業的快速發展，產生了大量的核廢物。在產生的放射性“三廢”之中，放射性核廢水中含有多種放射性核素。放射性⁹⁰Sr是²³⁵U和²³⁹Pu最常見的核裂變產物，也是廢水中含量最多的放射性污染物之一。⁹⁰Sr為β射線輻射源，半衰期長達約28.9年，具有持續的放射性和生物毒性。鍶與鈣的化學性質相似，進入人體后容易富集于骨骼中，抑制鈣化過程，從而引發骨折、骨質疏松等病癥，還存在誘發骨肉瘤的危險。因此，當前亟待尋求合適的處理方法，來解決含鍶放射性廢水妥善處理的問題。

目前，國內外對于水中放射性鍶的去除方法主要包括：化學沉淀法、溶劑萃取法、膜分離法、生物處理法和離子交換/吸附法等。它們在去除水中放射性鍶離子的過程中仍存在一些不足，例如，化學沉淀法引入大量鹽類，出水中沉淀劑的陰離子或pH值可能超標；溶劑萃取法中某些萃取劑毒性較強；膜分離法能耗高、回收率較低，且膜污染問題嚴重；生物處理法對處理條件的要求苛刻，處理效率較低。

吸附法因其高效、簡便、選擇性高、適應性強和易操作等優點，廣泛應用于水中放射性鍶離子的去除。常用的吸附劑種類主要包括：沸石、粘土礦物、鈦酸鹽、雜多酸鹽、納米碳材料、生物質、鐵氰化物與亞鐵氰化物、金屬氧化物等。沸石及黏土礦物的吸附容量小、投加量大，并且對鍶離子的吸附性能受pH值的影響較大；鈦酸鹽類吸附劑的合成成本較高，限制了其實際廣泛應用；生物質材料吸附鍶離子的去除率低、選擇性差、易發生解吸造成對環境的二次污染；納米碳等材料合成方法較復雜，尚無法規模化生產。另外，放射性核廢水具有水質不均勻和酸堿性較強等特點。綜合來看，當前的吸附劑無法很好地滿足核廢水中放射性鍶離子的去除。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明中提供了一種金屬硫化物吸附劑對水中放射性鍶離子的處理方法。本發明合成方法簡單、容易操作，合成的金屬硫化物吸附劑吸附速度快、去除效果好、吸附容量大及pH適用范圍廣。

本發明的技術方案如下：金屬硫化物吸附劑對水中放射性鍶離子的處理方法，所述金屬硫化物吸附劑是以Sn-S結構為骨架，以無序游離的鈉離子為陽離子進行電荷平衡，元素組成包括S、Sn和Na元素，化學式接近于Na₂Sn₃S₇，該方法主要包括如下步驟：

1)向含鍶離子的水溶液中投加金屬硫化物吸附劑；

2)25℃條件下恒溫振蕩1～360min；

3)通過膜過濾的方式進行固液分離；

4)測定出水中鍶離子的質量濃度。

所述步驟1)中水溶液鍶離子的初始質量濃度為0～200mg/L，通常使用為5mg/L，金屬硫化物吸附劑的投加量為0.05～2g/L，優選為0.5g/L。

調節所述步驟1)中水溶液的pH范圍為2～13，在pH值為2時，去除率>82.50％。