[发明专利]用于去除重金属的组合物

说明书

本文公开了用于从受污染区域隔离重金属原子的组合物和方法，所述重金属原子包括危险原子，诸如铅和放射性铯。可通过使所述受污染区域与富含贫钾白云母的组合物接触而去除所述重金属原子。也可将所述组合物掺入到建筑材料中以形成安全地容纳可意外泄漏重金属原子的核反应堆和其他装置的结构。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年1月23日提交的美国临时申请62/620,710的权益，该美国临时申请的全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及对重金属原子具有高亲和力的富含白云母的组合物。富含白云母的组合物可用于隔离重金属。

背景技术

已发现有放射性废弃物的水溶液渗透通过例如在核反应堆中产生放射性物质的场所附近的土壤。该放射性废液的很大一部分是放射性铯，其中¹³⁷Cs是主要的同位素。对¹³⁷Cs归宿的关注主要源于四个方面：其高裂变产额和中等长度的半衰期(30.17年)以及在某些风化层环境中Cs的高流动性和高生物可用性。

作为核事故、核武器测试和其他核开发活动的直接后果，放射性铯已被引入到环境中。例如，如在1991年所报道，在Savannah River Site(Aiken,SC,USA)，大约1900居里的¹³⁷Cs被泄漏到环境中。高放射性铯污染的另一地点是Fukushima Dai-ichi(福岛第一核电站)反应堆(Fukushima Prefecture,Japan)周围的区域。在2011年最大规模的放射性核素泄漏事故之一中，放射性铯和放射性碘意外从Fukushima Dai-ichi反应堆泄漏。短寿命放射性碘在几个月之内衰变，并且¹³⁴Cs大部分已衰变，¹³⁷Cs是目前为止可见于日本福岛县及其周围区域的土壤中的含量最大的残留放射性核素。

仍然需要从受污染区域(包括土壤和饮用水)中消除重金属的方法。仍然需要从饮用水源中消除铅污染。仍然需要从受污染区域中消除¹³⁷Cs的方法。仍然需要在¹³⁷Cs的放射性寿命内将其安全地隔离的方法。仍然需要限制非故意泄漏的¹³⁷Cs的扩散。仍然需要能够隔离无意中从反应堆源泄漏的放射性铯的建筑材料。

发明内容

本文公开了隔离重金属(包括¹³⁷Cs)的组合物和方法。在一些示例中，可使该组合物与受污染区域接触以去除重金属，包括¹³⁷Cs。例如，可将该组合物与受污染土壤和水体掺混。可使受污染水通过含有富含贫钾白云母的组合物的吸附床。本文还公开了混凝土和包含贫钾白云母的其他建筑材料。可有利地在旨在容纳核反应堆以及其他放射性铯源和放射性重金属源的结构之构建中部署该建筑材料。

在以下说明中列出了一个或多个实施例的细节。其他特征、目的和优点在说明和权利要求中将显而易见。

附图简要说明

图1描绘了富含贫钾白云母的矿物组合物的粉末样品的无规定向部分的X射线衍射图。M：白云母，K：高岭土族矿物，Q：石英。

图2描绘了富含贫钾白云母的矿物组合物的极细粉末样品的一部分的风干、定向架(oriented mount)的X射线衍射图。(M为白云母，Q为石英，K为高岭石。)

图3描绘了极细粉末样品的另一部分的乙二醇溶剂化、定向架的X射线衍射图。

图4描绘了三个采样事件(18小时、60天和130天)的以mol/kg为单位的固相Cs的浓度与以mol/L为单位的水相Cs的浓度的对比。

图5描绘了每种批量样品测试悬浮液的K_d值，对比对应测试悬浮液中的Cs的初始浓度绘制。