[发明专利]一种使用纳米Fe3O4-CeO2材料去除放射性核素的方法

说明书

技术领域

本发明属于放射性废水处理技术领域，特别涉及一种使用纳米Fe₃O₄-CeO₂材料去除放射性核素的方法。

背景技术

随着矿产和石油的开采、核工业的发展及核技术在工业、农业、能源、军事、医疗卫生等各领域的广泛应用，产生了大量含有⁹⁰Sr、⁶⁰Co等核素的放射性废水。放射性物质进入生物体后会引起三致（致畸、致癌、致突变）效应；放射性核素⁶⁰Co毒性大、半衰期较长（5.27年）、γ射线能量高（平均1.25Mev），如不妥善处置会对环境及人类健康造成重大的影响。尤其是2011年日本福岛核电站事故发生后，大量放射性核素泄漏到周围环境，污染了附近区域的地下水、海水甚至饮用水，给人类及海洋生态带来长期深远的影响。因此，安全高效地处理处置放射性废水迫在眉睫！

国内外常用的放射性废水处理方法主要包括化学沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩法、电渗析法、反渗透法、吸附法、氧化还原法、生物法等。吸附法采用多孔性的固体吸附剂将一种或多种放射性核素吸附在其表面，从而达到去除核素的目的。目前使用较多的有机吸附材料，存在着吸附效率低、热稳定性较差、抗污染能力低、使用寿命不长等问题。无机吸附材料具有选择性好、吸附效率高、化学稳定性好、耐高温、耐酸碱、抗辐射、使用寿命长等优点，在废水处理中表现出良好的应用前景。

本发明所制备得到的纳米Fe₃O₄-CeO₂材料作为一种纳米材料，具有独特的表面界面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，可以产生很高的微界面吸附性能和反应活性。磁性纳米Fe₃O₄为反尖晶石结构，除了具有纳米材料的特性外，还具有超顺磁性，将其应用于放射性核素污染水体的治理中，既可高效快速去除核素，又可用磁分离法将其回收。CeO₂是稀土氧化物系列中活性最高的一种氧化物催化剂，具有优越的储存和释放氧功能及氧化还原性能（Ce³⁺/Ce⁴⁺），也有良好的化学稳定性和高温快速氧空位扩散能力。在有过渡金属存在时，CeO₂与金属之间的协同作用可有效提高催化剂的活性、改善其选择性和增加其稳定性。利用纳米Fe₃O₄-CeO₂材料去除放射性废水中的核素具有重要的应用价值。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种使用纳米Fe₃O₄-CeO₂材料去除放射性核素的方法。

一种使用纳米Fe₃O₄-CeO₂材料去除放射性核素的方法，该方法的具体方案如下：

向含有放射性核素的废水中加入纳米Fe₃O₄-CeO₂材料，将纳米Fe₃O₄-CeO₂材料与含有放射性核素的废水充分混合，进行吸附反应1～8h后用原子吸收分光光谱仪测定残余核素的含量。

所述放射性核素为⁹⁰Sr元素和⁶⁰Co元素中的一种或两种。

所述纳米Fe₃O₄-CeO₂材料的平均粒径为5nm，BET比表面积为80.21m²/g，饱和磁化强度为14.4emu/g，在含有放射性核素的废水中的用量为0.1～1.0g/L。

所述纳米Fe₃O₄-CeO₂材料对⁹⁰Sr和⁶⁰Co的饱和吸附容量分别为21mg/g和19mg/g。

所述含有放射性核素的废水中⁹⁰Sr的浓度为10～200mg/L。

所述含有放射性核素的废水中⁶⁰Co的浓度为10～400mg/L。

所述含有放射性核素的废水的pH值为3～10。

所述吸附反应温度为10～40℃。