[发明专利]无定型碳酸钙矿化固结放射性核素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种放射性核素的处理方法，特别是一种利用无定型碳酸钙矿化固结放射性核素的方法。

背景技术

无定型碳酸钙在碳酸钙生物矿化中起着重要作用，它作为组织增强的主要成分或者作为相变的前驱体存在于许多的有机生物组织中。研究无定型碳酸钙不仅有助于理解其形成机理，而且可以将其作为组装单元应用于功能性新材料的组装合成中。

对生物体中无定型碳酸钙(ACC)的大量发现及其在结晶转化过程中的特殊作用，吸引着人们去在脱离生物体系中实现ACC合成的研究。由于无定形碳酸钙的不稳定性以及由此带来的表征不明确，使得实验制备无定形碳酸钙的技术一直停滞，直至最近才有所突破。无定形碳酸钙的制备主要有以下几种：(1)低温下直接混合钙盐和碳酸盐水溶液，然后快速分离、干燥获得无定形碳酸钙。这种方法利用速率的优势而使得晶形转化没有充足的时间，从而抑制了无定形碳酸钙的结晶。这种方法的优点和缺点同样明显，优点是可以快速大量的制备无定形碳酸钙，缺点则是由于时间的掌握尺度难以把握以及，无定形碳酸钙本身的不稳定性使得周围环境的影响会导致所得无定形碳酸钙部分结晶，从而造成样品不纯。(2)通过碳酸铵分解产生二氧化碳和氨气扩散迸含钙体系而形成无定形碳酸钙沉淀。这种通过扩散的方法降低了反应速率，同样的，如果不加任何添加剂，则制备的无定形碳酸钙的稳定性也令人担忧，现有技术中以聚天冬氨酸和镁离子为稳定剂，通过扩散的方法得到了相当稳定的无定形碳酸钙；(3)通过水解或催化分解提供碳酸源来制备无定形碳酸钙，在室温下通过碳酸二甲酯在碱作用下水解产生碳酸和氯化钙作用形成无定形碳酸钙，这种方法制备的优点之一是通过水解产生的碳酸在整个溶液相里均匀形成，从而使得无定形碳酸钙的产生也是先形成均匀分散的胶体，只是随着时间的推移，无定形碳酸钙自身的团聚最后造成沉淀产生，其次是由于整个溶液体系里均相成核的因素，使得使用稳定剂来稳定无定形碳酸钙的用量也可以相应减少，因为稳定剂可以充分的和随时形成的无定形碳酸钙紧密的结合在一起。同样，多种稳定剂也被用于此类无定形碳酸钙的合成中。(4)利用碳酸氢钙的不稳定性，通过饱和碳酸氢钙溶液来制备或观察碳酸氢钙缓慢分解而释放出的ACC。

节能、环保、核能开发和利用早已经深受中国，乃至全世界的高度重视。核工业产生的放射性废水对生态环境的破坏除了化学毒性之外，还有放射性的影响，对植物和人类的生存和发展构成严重的威胁。因此开发新材料和新技术来处理废水中铀酰离子具有现实意义。和化学沉淀法、离子交换法、膜法等方法相比，使用吸附法来去除废水中的铀酰离子具有成本低廉、吸附剂易重复利用等优点；在上述方法中虽然制备得到了无定型碳酸钙，但是其制备的无定型碳酸钙对放射性废水的处理效果较差。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种无定型碳酸钙矿化固结放射性核素的方法，包括以下步骤：

步骤一、采用体积比为1:1～3的去离子水和丙酮作为溶剂配制浓度为0.5～3mol/L的氯化钙溶液，作为核层溶液；采用体积比为1～3：1的去离子水和丙酮配制浓度为1～5mol/L的聚丙烯酸溶液，作为壳层溶液；

步骤二、将壳层溶液和核层溶液分别注入到一个不锈钢同轴针头的外层和内层，并利用高压静电纺丝设备将壳层溶液和核层溶液在高压静电喷射条件下喷射到盛有浓度为2～5mol/L的氢氧化钠溶液的接收装置中，在高压静电喷射的同时将3～8mol/L的碳酸二甲酯丙酮溶液滴加入接收装置中，以50～150r/min的速度搅拌，将得到的沉淀离心分离，然后得到的固体分别用去离子水和丙酮搅拌清洗1～3h，将清洗后的固体冷冻干燥得到能够将放射性核素矿化固结的无定型碳酸钙；

步骤三、取无定型碳酸钙加入到放射性核素溶液中，并调节pH，置于摇床振荡，实现无定型碳酸钙的晶形转变及对放射性核素或重金属离子的矿化固结；用紫外分光光度计测得矿化固结前后溶液中放射性核素或重金属离子浓度。

优选的是，将所述氯化钙溶液替换为葡萄糖酸钙溶液、EDTA二钠溶液、EDTA四钠溶液、乙酸钙溶液、乳酸钙溶液、柠檬酸钙溶液中的任意一种。

优选的是，将所述聚丙烯酸溶液替换为聚氧化乙烯溶液、聚乙烯醇溶液、聚丙烯酰胺溶液、聚乙烯吡咯烷酮、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯溶液中的任意一种。

优选的是，所述不锈钢同轴针头的内针头的内径为0.2～0.5mm；外针头的内径为0.8～1.5mm。