[發明專利]重金屬和放射性金屬離子吸附材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202111238764.0
• 申請日: 2021-10-25
• 公開（公告）號: CN113877551A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 湯秀琴;胡國文;陳志遠;劉碧
• 申請（專利權）人: 湖北科技學院
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;G21F9/12;C02F101/20
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 雷嫻

本發明涉及核廢水處理技術領域，尤其涉及及重金屬和放射性金屬離子吸附材料及其制備方法。這種重金屬和放射性金屬離子吸附材料的制備方法，包括以下步驟：以丙烯酸單體、表面具有羥基的吸附載體、以及杯芳烴為原料，在電子束輻射下，進行聚合與交聯，得到可吸附重金屬和放射性金屬離子的杯芳烴?聚丙烯酸雙功能吸附材料。本申請中制備的材料因具有輻照穩定性，不僅可用于環境廢水中的重金屬的去除，而且可用于核污染廢水中的放射性金屬的吸附捕集。

技術領域

本發明涉及核廢水處理技術領域，尤其涉及重金屬和放射性金屬離子吸附材料及其制備方法，此吸附材料可有效用于核污染廢水和環境中的重金屬污染廢水的處理。

背景技術

隨著我國經濟的快速發展，礦冶、化工、電子等行業產生的重金屬污染包括銅、鉛、汞、砷等日益嚴重，且因重金屬具有毒效長、不易降解、易富集于生物體內等特點，重金屬污染已經嚴重危害著人類健康和我們賴以生存的環境。

另一方面，核能源清潔高效，其廣泛使用給人類帶來了良好的經濟效益和社會效益，但同時也產生了大量的放射性廢物，威脅我們的健康。放射性廢物由于危害持續時間長而被認為是最危險的環境污染物，其中放射性廢水的體積以及所含的放射性物質占放射性廢物總量的比例都非常大，因此，如何安全有效地處理放射性廢水成為影響核能可持續發展的關鍵。

放射性廢水是指核電廠、核燃料前處理和乏燃料后處理以及放射性同位素應用過程中排出的各種廢水，不同廢水所含放射性核素的種類和濃度、酸度、其它化學組分等差異很大。核電站廢水中，主要核素包括58Co、60Co、134Cs、137Cs、90Sr等放射性金屬離子。同時，核廢水除了放射性物質外，還有少量有機相，石油磺酸，洗衣粉、懸浮物等，以及一些普通金屬陽離子K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cu²⁺和陰離子Cl^-、SO₄^2-、NO^3-、CO₃^2-、HCO^-、F^-等。

吸附法是利用多孔性固體吸附劑來處理環境中的重金屬廢水和放射性廢水，使其中所含的重金屬離子和放射性核素金屬離子吸附在吸附劑上，從而達到去除的目的。吸附法具有操作簡單、運行成本低、處理效果好等優點，尤其是在處理低濃度核廢水時吸附技術更加具有優勢，是相對簡單、有效的去除水溶液中重金屬和放射性金屬離子的手段之一。

然而，很多能夠和金屬離子絡合的吸附劑配體存在輻照穩定性差的問題，其在在核污水中易分解，影響核廢水中金屬離子的去除效率。

杯芳烴是一種超分子大環化合物，化學穩定性和熱穩定性好，尤其是杯芳烴具有輻射穩定性等優點，而且杯芳烴的空腔大小可調，且其上下緣易于修飾衍生化，可與絕大多數金屬離子形成穩定的絡合物。公開號為CN201410314630.6的專利文件公開了這樣一種酸性條件下硫代杯芳烴萃取鍶的方法，包括以下步驟：將硫代杯芳烴的有機溶液與含有鍶的酸性水相溶液混合，萃取得到含有鍶元素的有機相，所述硫代杯芳烴為上述技術方案所述的硫代杯芳烴。該方法中，萃取達到液液平衡所需的時間較長，并且兩個液相的分離不易操作，而吸附的方法在固液兩相分離時更容易操作。

雖然有期刊論文《杯芳烴接枝超細SiO₂的制備及其對Cu²⁺、Ag⁺萃取性能的研究》、《功能化石墨烯—杯芳烴復合材料的制備及其性能研究》等提出了將杯芳烴接枝到二氧化硅、石墨烯上的技術，可以克服上述液相不易分離的問題。但是，這些復合方法均是采用傳統的化學方法，得到的復合材料輻照穩定性差、在核廢水中容易分解，使得杯芳烴脫離載體，從而造成杯芳烴難以回收、容易損失的問題。此外，這些化學復合方法普還存在制備過程繁瑣，副產物多，產率低，制備時間長，并且需要使用大量的有機溶劑，給環境造成二次污染等問題。

發明內容