[發明專利]一種水體除銫用共混改性膜的制備方法

有效

• 申請號: 201910323348.7
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN109999675B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 楊禹;劉恒辰;侯立安
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D71/82;B01D69/02;G21F9/12
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 馬莉

本發明公開了一種水體除銫用共混改性膜的制備方法，屬于放射性水處理技術領域。改性步驟如下：首先，通過檸檬酸體系控制氯化鐵和亞鐵氰化鉀混合反應制備納米普魯士藍顆粒；其次，將聚偏氟乙烯、納米普魯士藍、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和溶劑N,N二甲基乙酰胺共混配制鑄膜液，使用自動刮膜機，在無紡布支撐層上刮出均勻的膜；最后，通過相轉化法，制得不同規格的普魯士藍/聚偏氟乙烯共混改性膜。本發明制備的普魯士藍/聚偏氟乙烯共混膜具有通量高、銫去除率高和穩定性好等優點。其水通量可達1500L·h^?1·bar^?1·m^?2以上，2h內銫去除率高于99.4％，具有良好的銫選擇性去除的特點。

技術領域

本發明涉及一種用于放射性水體中痕量銫(Cs-134，Cs-137)去除的共混改性膜的制備方法，尤其是涉及一種共混改性水處理膜的制備方法。此改性膜以聚偏氟乙烯，納米普魯士藍和聚乙二醇等為原料，采取共混制膜的方式，制備出含有普魯士藍納米顆粒的聚偏氟乙烯膜(PB-b-PVDF)。該膜可嵌套入膜法水處理系統設備中，從而應用于主要受Cs污染的放射性水體處理。本發明屬于膜技術水處理及放射性污染水體處理技術領域。

背景技術

核電屬于清潔能源，它具有能量密度高、資源消耗少和供應能力強等特點，在我國已經逐漸成為能源結構中的重要組成部分。但另一方面，核電事故一旦發生，將會造成后果嚴重的環境放射性污染，導致放射性核素進入人體并蓄積于各器官或組織，進而顯著提高人類致癌風險。1986年發生在前蘇聯的切爾諾貝利核電站爆炸事故向環境中排放了大量的放射性廢物，造成了嚴重的大氣、水源和土壤的放射性污染。2011年，日本福島核事故導致大量放射性廢物排入環境中，未得到及時處理的核素隨著大氣沉降等作用最終進入到水體中，造成大范圍的河流、湖泊或海洋等水體的放射性污染，目前用于高濃度放射性廢水處理的方法并不完全適用于此類水體。因此，研究開發受污染水體中放射性污染物去除關鍵技術，對于應對突發飲用水源放射性污染事故、控制放射性污染、減輕公眾和環境健康危害提供有力的技術支持。

核事故產生的Cs元素是典型的β和γ放射體，其同位素中Cs-137具有高達30.2年的半衰期，而且痕量的Cs即可造成水源嚴重的放射性危害。福島核電事故1個半月后，地下滲出水中放射性Cs濃度只有0.6mg/L，但其放射性活度高達1.8×10⁹Bq/L。更為嚴重的是，水體中的銫元素主要以Cs⁺存在，進入生物體之后與堿金屬同族元素鉀的行為相似，能迅速在生物體中擴散分布，造成嚴重的內源照射。同時，Cs能夠與水體中的有機物結合，具有更高的溶解性和遷移特性，更加難以控制去除。因此，如何從放射性污染水體中，選擇性高效去除痕量放射性Cs已成為亟待解決的重要問題。

吸附法是目前處理放射性水體最重要的方法之一，普魯士藍(亞鐵氰化鐵)具有較高的Cs選擇性去除能力，且對人體無毒，已經被美國食品藥物監管局列為口服除銫藥品。但是普魯士藍類化合物通常情況下造粒困難，單獨投入水體中難以回收，造成二次污染。于是很多研究嘗試用特定載體負載普魯士藍，制成復合材料，從而克服上述缺點。例如，運用磁性載體通過外加磁場分離普魯士藍；基于碳基載體巨大的比表面積，提高普魯士藍的負載量；高分子載體或膠體載體造粒方便，可做成固定床等形式。課題組之前采用在聚偏氟乙烯膜表面負載普魯士藍活性吸附層的方式，將痕量的放射性核素Cs在過濾過程中富集去除，達到了10小時內銫去除率高于99.5％的效果。但是通過表面改性的方式制備復合膜，制備過程復雜，控制條件較多，尚不能滿足實際污染水處理的需求。

發明內容

本發明采取共混改性的制膜方法，具有操作簡單且工業化應用前景廣泛的優點。通過共混的方式將納米粒徑的普魯士藍包裹在膜材料中，在去除放射性Cs的過程中，通過吸附與膜過濾的協同作用分離核素銫、顆粒物、大分子有機物及微生物體等污染物，同時避免了普魯士藍脫落造成的二次污染。

一種水體除銫用共混改性膜的制備方法，具體操作步驟完成如下：

(1)納米普魯士藍顆粒制備