[发明专利]一种去除放射性水中110mAg的无机吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种处理放射性水中^110mAg无机吸附方法，以及高效离子态Ag⁺吸附剂及其制备方法。该吸附剂以分子筛ZSM‑5、斜发沸石、合成丝光沸石、NaY、13X、SAPO‑34、β分子筛为基体，采用氯化钾（KCl）、氯化锂（LiCl）或硫酸铵(NH₄)₂SO₄溶液离子交换，或者钴源辐照的方法进行改性处理，获得高效Ag⁺无机吸附剂。

技术领域

本发明涉及一种应用于放射性水中^110mAg的无机离子吸附技术，具体涉及应用于该技术的无机吸附剂及其工业化制备方法。

背景技术

核电厂在日常运行产生的放射性废液中，放射性核素主要来源为活化产物和腐蚀产物，主要与金属材料的活化、腐蚀、沉淀以及释放行为有关，该部分放射性核素包括Ag、Co、 Cr、Mn、Fe等核素。大部分核素以水合离子形态存在，可以通过目前核电厂普遍采用的“离子交换+蒸发浓缩”的方法去除，但是部分核素(如^110mAg和⁶⁰Co/⁵⁸Co)易于转化为胶体或络合离子形态。国内在运核电站放射性废液处理系统(TEU)的来水主要有三部分，其中Ag和Co胶体主要来自工艺水和化学水。现有技术存在的问题体现在：工艺水经除盐床(离子交换)净化，其中离子态核素基本被处理干净，但胶体态的Ag和Co因去污系数低而穿透；化学水经蒸发器净化，由于其中含有化学去污带来的络合剂(如草酸、柠檬酸和EDTA)和多种表面活性剂，因此在蒸发过程中出现发泡现象，Ag络合物易于被含有机物的蒸汽携带进入冷凝水。此外在除盐床中，由于胶体易附着于离子交换树脂表面而引起离子交换树脂提前失效，导致离子交换树脂更换频繁，增加了固废产量；同时，为了减轻液态放射性流出物排放压力，往往需要多次过滤和离子交换处理后才能达标，甚至需要采用蒸发浓缩工艺实现放射性核素的净化，加大了核电厂废液处理压力，增加了离子交换树脂使用量和浓缩液的产量，从而带来放射性固废产量的增加。因此非常有必要开发Ag、Co放射性核素深度净化新技术及相应的工程装置，减轻放射性液态排出物排放压力，提高核电厂环境安全性。

^110mAg的来源主要有两条途径：一是由于控制棒Ag-In-Cd合金吸收中子，其中的Ag发生同质异能跃迁，形成亚稳态的^110mAg；其次是含银的密封材料在中子活化下形成^110mAg。法国电力集团(EDF)对放射性废液中^110mAg的形态进行了分析，结果证明在冷却剂中同时存在离子态的Ag⁺和胶体态的Ag⁰，胶体颗粒直径为0.02-0.06μm，而且Ag胶体颗粒的化学形态与所处液体的温度、pH及氧化还原性具有极大的相关性。针对核电站放射性废液中胶体的去除，国外采用的技术为大孔阴离子交换树脂，如法国采用的大孔混床离子交换树脂，可以使排出液体中^110mAg的活度达到5Bq/L。本研究也对工艺水和化学水中Ag和Co的形态进行了深入的分析研究，证明在具有还原性的工艺水中主要是Ag纳米颗粒，而化学水中则以多种Ag和Co的络合物以及与表面活性剂形成的复合结构。根据Ag、Co在不同环境下的形态分布规律，我们设计提出采用“催化氧化+无机吸附”的技术路线，首先破坏胶体及络合物结构，其次利用无机吸附剂高效吸附去除离子态的Ag和Co。