[发明专利]一种碘吸附材料及其制备方法

说明书

本申请涉及一种碘吸附材料及其制备方法，属于碘吸收处理技术领域。碘吸附材料包括具有以下结构的成分：C@Cu@Cu₂O@NiO，C为无定形碳。碘吸附材料通过物理吸附和化学吸附的双重结合，有效的提高了碘吸附材料的吸附效果，使其吸附量能够达到2500～2600mg/g.碘吸附材料的制备方法包括：将含有二价铜离子溶液、二价镍离子溶液在碱性条件下混合，加入还原性糖，在60～100℃下反应8～10小时。

技术领域

本申请涉及一种碘吸收处理技术领域，且特别涉及一种碘吸附材料及其制备方法。

背景技术

核裂变中会产生¹²⁹I和¹³¹I两种放射性污染源。由于¹²⁹I的高放射性和¹³¹I极长的半衰期(1.7×10⁷年)以及二者极强的渗透能力给核废料的处理带来了很大的挑战；目前已经开发出吸附剂主要包括活性炭吸附剂、改性沸石分子筛结构吸附剂、纳米金属盐、金属氧化物吸附剂、金属-有机框架材料和共价有机框架材料等。

活性炭吸附剂为最古老、应用最为广泛的吸附剂；其分为粉状活性炭和颗粒活性炭；吸附方式亦有物理吸附和化学吸附两种之分；活性炭吸附剂的好处在于廉价，兽骨、草木、矿石等任何含碳元素的化合物理论上来说皆可以制备出活性炭；并且活性炭具有比表面积大、孔径可控、耐酸碱等优点；但活性他吸附剂在碘分子的吸附应用上就相对麻烦；由于碘分子相关性质，活性炭吸附剂在进行吸附之前要在真空或者保护气保护的条件下高温200-600℃煅烧数个小时以达到活化目的，这大大地限制了活性炭在相关领域的工业应用。

金属-有机框架材料和共价有机框架材料是近年来发展出的新的吸附材料；根据查阅最新的文献可知，两种材料对碘分子的吸附量最大已达到5X10³ mg/g和19.5X10³ mg/g；但二者具有制备条件严苛、制备成本高昂和储存条件要求严格等缺点；在目前现阶段的环境下只能作为理论材料；难以进行进行工业化生产及应用。

目前中国核电站普遍使用的吸附剂为改性镀银沸石材料；该类材料的吸附能力不佳，吸附量从100-250mg/g不等(吸附量＝被吸附碘质量/吸附剂质量)，并且金属银的价格昂贵，此外，该类材料合成步骤也较为复杂，生产成本也较高。

现有纳米金属盐与金属氧化物吸附剂大多采用锌酸盐、钛酸盐或者铋酸盐以及其对应的氧化物作为骨架基底，在其之上复合其他金属盐或者负载其他金属氧化物。当复合、负载的为银盐或者氧化银时，材料对于碘分子的吸附性能优异(碘分子吸附量为400-800mg/g)，但是该类材料成本昂贵。基底金属为铋时可有效控制其成本，但不同的工艺和复合材料会有不同的吸附量(100-700mg/g)，具有较高吸附量(300-700mg/g)的此类材料需要的工艺流程十分复杂，制备对水氧敏感，并需要加入多种辅助因子辅助材料合成，不适合工业化。而低吸附量的材料因为吸附量小，而严重制约了其工业化价值，同时该类材料吸附后回收也比较困难。

发明内容

本申请实施例提供一种碘吸附材料及其制备方法，改善了碘吸附材料吸附效果不佳、成本昂贵的问题。

本申请第一方面提供一种碘吸附材料，其包括具有以下结构的成分：C@Cu@Cu₂O@NiO，C为无定形碳。

在上述技术方案中，氧化亚铜(化学式Cu₂O)、铜(化学式Cu)和氧化镍(化学式NiO)工作附着于无定形碳(化学式C)，氧化亚铜(化学式Cu₂O)能够与碘(化学式I₂)发生2Cu+I₂→2CuI，R-COOH+Cu₂O→2RCOOCu+H₂O,RCOOCu+I₂→CO₂+CuI+R-I的反应。吸附材料对碘分子同时具有物理吸附和化学吸附，以达到双重吸附碘的目的，吸附效果良好。