[发明专利]一种高筋粉包覆纳米零价铁去除核废液中铀的方法

说明书

本发明涉及一种高筋粉包覆纳米零价铁去除核废液中铀的方法，以高筋粉为载体，采用液相还原法，将NZVI包覆于高筋粉上，制备出一种新型的复合材料—NZVI/高筋粉，并用于核废水中铀酰离子的去除，包括如下步骤：（1）、制备FeCl₃溶液；（2）、制备纳米高筋粉；（3）、制备包覆型纳米零价铁粉末（NZVI/高筋粉）；（4）、分析NZVI/高筋粉的形貌结构；（5）、测试NZVI/高筋粉对核废液中铀酰离子的去除效果。该方法选择廉价易得的高筋粉作为稳定剂对纳米零价铁进行包覆，由于包裹层的保护，可有效阻止NZVI与环境中的氧气反应，包覆颗粒的平均粒径小于100nm，分散状态良好，具有比单纯的纳米零价铁更大、更多的有效比表面积(BET)。

技术领域

本发明涉及核废水处理及复合材料研究领域，尤其涉及的是一种高筋粉包 覆纳米零价铁去除核废水中铀酰离子的方法。

背景技术

在铀矿石采冶过程和核设施运行过程中会产生带有天然发射性核素铀的放 射性废水，会对环境造成极大的危害，必须合格处理后才能安全排放。铀废水 处理工艺主要是去除溶液中的铀酰离子，化学沉淀法是处理放射性废水的常用 方法之一，零价铁是该方法有效的还原材料之一。零价铁廉价易得，环境友 好，可通过吸附、还原沉淀等机理去核废水中的铀酰离子。纳米零价铁 (NZVI)颗粒作为一种新型的纳米材料，其颗粒均在100nm以下，不仅具有零 价铁的特性，而且比普通零价铁有更大的比表面积、更高的反应活性及更强的吸附性，能迅速高效地去除水体及土壤中的重金属污染物，而且成本低。有研 究表明：在溶液PH值为4.0,NZVI投加量1.6g/L条件下，溶液中大量U(VI) 被还原为U(IV)沉淀脱除，结果表明:经过2h的反应，U(VI)的去除率可达 63.7％。

但是纳米零价铁由于粒径小且有磁性，在空气中极易氧化腐蚀，形成钝化 的氧化铁表面，团聚成大颗粒。即使在厌氧的水环境中，纳米零价铁也会被氢 离子氧化，产生氢气和亚铁离子，降低还原过程中的迁移性和反应活性。目前 针对纳米零价铁易氧化、易团聚的局限性，主要的解决办法包括包覆法、负载 法及双金属修饰法。上述NZVI改性技术大多采用金属材料作为负载体，尚无 应用于铀酰离子去除的成功案例，且上述方法会给地下水的环境与生态系统带 来严重的二次污染。

因此，本发明的目的是提供一种新型改性纳米零价铁的制备方法，同时将 该新型材料应用于核废水处理领域，解决改性纳米零价铁在核废水处理过程中 易产生二次环境污染的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种高筋粉包覆纳米 零价铁去除核废液中铀的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高筋粉包覆纳米零价铁去除核废液中铀的方法，以高筋粉为载体，采 用液相还原法，将NZVI包覆于高筋粉上，制备出一种新型的复合材料—NZVI/ 高筋粉，并用于核废水中铀酰离子的去除，包括如下步骤：

(1)、制备FeCl₃溶液；(2)、制备纳米高筋粉；(3)、制备包覆型纳米 零价铁粉末(NZVI/高筋粉)；(4)、分析NZVI/高筋粉的形貌结构；(5)、测 试NZVI/高筋粉对核废液中铀酰离子的去除效果。

进一步，步骤(1)制备FeCl₃溶液具体方法为：取15mL乙醇中加入35mL 水，得到30％无水乙醇；量取50mL的30％无水乙醇置入锥形瓶中，称取4.83g 的FeCl₃·6 H₂O置于锥形瓶中与30％无水乙醇混合，搅拌均匀得到FeCl₃溶 液。

制备FeCl₃溶液计算公式为：