[发明专利]用于分离放射性铯元素的复合吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于放射性铯元素的分离吸附技术领域，特别涉及一种用于分离放射性铯元素的无机盐类复合吸附剂及其制备方法。

背景技术

核电事业的蓬勃发展，在为国民经济做出贡献的同时，产生的放射性废水会对人类生活以及环境带来负面的影响。尤其在日本福岛核事故以后，放射性废水的处理逐渐受到公众的关注。放射性核素一旦通过水体污染土壤，被植物吸收后容易进入食物链进而逐步富集，直接威胁人类健康和环境健康。放射性铯（Cs-134，Cs-137）的放射强度大、半衰期相对较长（Cs-134：2年；Cs-137：30年），还具有高释热的特征，是放射性污染废水中需要去除的主要核素。

针对放射性废水中的铯，目前常用的处理技术包括化学沉淀法、蒸发浓缩、膜分离技术、生物处理法、离子交换法等。蒸发法能耗大，成本较高，不适合于放射性废水尤其是核电事故发生的大量污染水的直接处理。化学沉淀法对于铯浓度很低的废水，去除效率低，而且大量的放射性沉淀物将成为难处理的二次废物。膜分离技术的离子选择性较差，整个分离过程较慢，需要多重串级操作，且大多数有机膜的耐放射线性较差。

离子交换法处理放射性铯，可获得很高的净化系数，对于废水中的微量放射性铯，也能够较高效率地去除。离子交换法主要使用有机树脂与无机离子交换剂。由于无机离子交换剂与有机离子交换树脂相比，具有选择性好，耐辐照，离子交换容量大等特点，受到青睐。然而，一般常使用的沸石类无机吸附剂存在吸附速度较慢，在高酸高盐分环境下由于竞争吸附会使得吸附性能显著降低，会导致二次废物产生量增多。此外，还有一些对Cs吸附效果好的无机离子交换剂，如杂多酸盐，亚铁氰化物，多价金属磷酸盐等，由于该类材料是粉末状微晶结构，机械强度较差，无法将之充填到吸附柱中实现高流速的工业规模处理（何佳恒,蹇源,李兴亮,李首建.无机离子交换材料在放射性废水处理中的作用[J].辐射防护通讯,2008,28(6):9-13.）。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于分离放射性铯元素的无机盐类复合吸附剂及其制备方法。本发明提供的无机盐类复合吸附剂具有吸附速度快，吸附容量大，处理效率高，机械强度好等优点，可稳定进行工业规模柱的操作，具有良好的工业化应用前景。

本发明的发明目的主要通过以下技术方案实现：

本发明的目的在于提供一种用于分离放射性铯元素的无机盐类复合吸附剂,其特征在于：所述的复合吸附剂由二氧化硅负载无机离子交换剂制备而成，无机离子交换剂的负载率为5～80%，比表面积为10～300m²/g；所述的无机离子交换剂为杂多酸盐或不溶性亚铁氰化物，所述的二氧化硅载体为多孔性颗粒状，粒径为30～800μm,孔径为10～800nm,孔隙率为20～80%。

所述的杂多酸盐为磷钼酸铵，磷钼酸锆，磷钨酸铵或磷钨酸锆。

所述的不溶性亚铁氰化物为亚铁氰化铜，亚铁氰化镍，亚铁氰化钴或亚铁氰化镉。

所述的二氧化硅载体为多孔性颗粒状，粒径为50～600μm,孔径为30～600nm,孔隙率为40～80%；所述的无机离子交换剂的负载率为10～80%，比表面积为50～200m²/g。

本发明的另一目的在于提供一种用于分离放射性铯元素的无机盐类复合吸附剂的制备方法，步骤如下：

以多孔二氧化硅为载体，通过共沉淀法将铯的无机离子交换剂负载到二氧化硅微孔道内进行复合，制得复合吸附剂。

将二氧化硅载体置于浓度为0.01～5M杂多酸的水溶液中浸渍3～5h,过滤、干燥后，将得到的产物与浓度为0.01～5M铵盐或锆盐溶液混合3～5h，过滤、干燥、制得复合吸附剂；

或将二氧化硅载体置于浓度为0.01～5M亚铁氰盐的水溶液中浸渍3～5h,过滤、干燥后，将得到的产物与浓度为0.01～5M金属盐溶液混合3～5h，过滤、干燥、制得复合吸附剂。

所述的二氧化硅、杂多酸水溶液、铵盐溶液以体积比0.05～1:1:1～10混合。

所述的二氧化硅、亚铁氰盐的水溶液、金属盐溶液以体积比0.05～1:1:1～10混合。

所述的杂多酸为磷钼酸或磷钨酸；所述的铵盐为氯化铵或硝酸铵；所述的锆盐为氯化锆或硝酸锆。

所述的亚铁氰盐为亚铁氰化钾；所述的金属盐为硝酸铜，硝酸镍，硝酸钴或硝酸镉。

有益效果