[发明专利]一种烷基胺改性无机粘土矿物吸附材料及其制法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及废水中放射性元素的处理技术，具体涉及一种放射性元素吸附材料，特别涉及一种能去除水中放射性元素的烷基胺改性无机粘土矿物吸附材料及其制备方法和用途。

背景技术

由于核技术的研究及核工业的应用，导致放射性元素释放到环境中造成放射性污染。水体中的放射性污染主要来源于核工业和原子反应堆设施排放的废水、核武器制造和核试验污染以及大气中气载放射性物质的沉积、污染地面上的径流等。

环境中的放射性物质可以由多种途径进入人体，对心血管系统、内分泌系统和神经系统造成损害，引发多种疾病，对人体造成损伤。放射性污染与其他环境污染相比还具有持续性和长时性、剂量累积性和公众无感知性等特点，使得其对人体的危害尤为突出。因此如何安全有效地处置放射性废物，减轻放射性废水对环境的危害，成为核工业、核技术面临的重要课题。

目前放射性废液常用的处理方法有絮凝沉淀、蒸发、离子交换、生物处理和膜技术等方法，这些常规的处理方法存在着处理效率低、处理费用高、后续处理繁琐以及产生二次污染等不同的缺点。

吸附作为一种有效、方便、稳定的处理方法被广泛应用于放射性废水的处理。吸附法处理的效果与吸附剂的性能有很大关系，粘土矿物由于其稳定性高、表面积大、孔隙结构丰富和成本低等特点，作为一种良好的吸附材料得到广泛应用。

目前常用天然无机粘土矿物作为吸附剂来处理放射性废水，但吸附效率比较低。

以改性后的粘土矿物作为吸附剂来处理放射性废水在一些文献中（王金明,易发成.改性凹凸棒石表征及其对模拟核素Cs⁺的吸附研究.非金属矿,2006,29(2):53-55）（Tsing-Hai Wang,Tsung-Ying Liu etal.Performance of phosphoric acid activated montmorillonite as buffer materials for radioactive waste repository.Journal ofHazardous Materials173(2010)335–342.）也有报道，王金明等提出一种用NaOH改性凹凸棒石的方法，需要在85℃高温下进行反应，耗能高；Tsing-Hai Wang等提出了一种用磷酸活化蒙脱石的方法，需要采用回流的方法，制备过程复杂，这些改性方法只适合实验室的少量制备，很难应用于工业规模化生产。

发明内容

为了克服现有的放射性元素吸附材料吸附效率低下、成本较高等缺点，本发明的首要目的在于提供一种烷基胺改性无机粘土矿物吸附材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供由上述方法制备得到的烷基胺改性无机粘土矿物吸附材料，该吸附材料吸附效率高、吸附速度快、成本低廉。

本发明的再一目的在于提供上述的烷基胺改性无机粘土矿物吸附材料的用途。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种烷基胺改性无机粘土矿物吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将粘土矿物粉碎，然后按m_粘土矿物:V_水=0.02~0.1g/mL的比例分散于水中形成悬浮液；

（2）按n_烷基胺:m_粘土矿物=0.8~2.4mmol/g的比例向步骤（1）所得的悬浮液中加入改性剂烷基胺，混合均匀后调节悬浮液pH值至1~10，在25~50℃下振荡反应12~36h，得到活化产物；

（3）将活化产物离心，取沉淀；用水洗涤沉淀至其pH值为中性，然后烘干，得到烷基胺改性无机粘土矿物吸附材料；

所述的粘土矿物为蒙脱石或蛭石中的一种；

步骤（2）所述的改性剂烷基胺优选乙胺、丙胺、丁胺中的一种；

步骤（3）所述的离心，优选以4000r/min离心5min。

上述方法制备得到的烷基胺改性无机粘土矿物吸附材料可用于处理含放射性元素的废水，吸附效率高、吸附速度快。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明中，无机粘土矿物经不同的改性剂活化后，对铯、锶等放射性元素的吸附量、吸附速率等与无机粘土矿物原矿相比都有了较大提高。例如在Cs(I)初始浓度为119.2mg/L时，乙胺改性蒙脱石对Cs(I)的吸附量为54.78mg/g，比蒙脱石原矿的吸附量36.2mg/g有很大提高。