[发明专利]一种改性4A型分子筛及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种改性4A型分子筛及其制备方法和应用，属于废水净化技术领域。本发明提供的改性4A型分子筛的制备方法，包括以下步骤：将铝酸钠、氢氧化钠、硅溶胶和水混合，得到初始凝胶；将所述初始凝胶依次进行老化和静态水热晶化，得到4A型分子筛；将所述4A分子筛与锂离子溶液混合，进行锂离子交换，得到改性4A分子筛。本发明制备的改性4A型分子筛能够实现对含有大量干扰因子的放射性废水中实现对极低浓度的Sr²⁺选择性吸附高，适用pH值和适用温度范围广。

技术领域

本发明涉及废水净化技术领域，具体涉及一种改性4A型分子筛及其制备方法和应用。

背景技术

⁹⁰Sr是锶的一种放射性同位素，属于纯β衰变核素，是核电厂产生的放射性废水中主要的放射性离子，其半衰期为28.5年，因其具有与钙离子相近的离子半径，锶可以部分取代人体的钙，引发致畸性、癌症和基因突变，严重威胁人类健康。《核电厂放射性液态流出物排放要求》(GB14587-2011)要求：对于滨海厂址，系统排放口处除³H、¹⁴C外其他放射性核素的总排放浓度上限值为1000Bq/L；对于滨河、滨湖或滨水库厂址，系统排放口处除³H、¹⁴C外其他放射性核素的总排放浓度上限值为100Bq/L，且总排放口下游1km处受纳水体中总β放射性浓度不得超过1Bq/L。

国内外对于水中放射性锶的去除方法主要包括：化学沉淀法、溶剂萃取法、膜分离法、生物处理法和吸附法等。吸附法因其高效、简便、选择性高、适应性强和易操作等优点，广泛应用于水中放射性锶离子的去除。目前，核电厂广泛使用的离子交换树脂耐辐照能力不足，放射性元素在衰变期间发出的高能射线足以改变离子交换树脂中的有机交联状态，使离子交换树脂老化加快，导致使用寿命下降。相对于离子交换树脂，无机离子交换剂具有更好的离子选择性和辐射稳定性，而且，无机吸附剂吸附产生的放射性固态产物也容易处理，基本不会产生二次废弃物，在放射性废物的分离中具有较好的应用前景。

LTA型分子筛(4A型分子筛)作为一种无机的沸石分子筛，因其具有大的比表面积和离子交换位点，是吸附放射性Sr²⁺的潜在吸附剂。Kaituo Wang等(One-PotPreparationofNaA Zeolite Microspheres forHighly Selective and Continuous Removal ofSr(II)fromAqueous Solution)研究了“一锅法”合成的NaA型分子筛对锶离子溶液的吸附行为，结果表明，NaA分子筛(4A型分子筛)对Sr²⁺的最大吸附量为106.28mg/g。Xiang-HongFang(Removal of Cs⁺,Sr²⁺,and Co²⁺Ions from the Mixture of Organics andSuspended Solids Aqueous Solutions byZeolites)等研究了4A分子筛吸附模拟放射性核素，结果表明初始浓度为1mg/L时，在碱性条件下，对Sr²⁺的去除率为98.7％。然而，目前实验室模拟废液中Sr²⁺的浓度较高，大多在1mg/L以上，而核电厂的真实放射性废液中Sr²⁺的浓度极低(1000Bq/L的Sr²⁺放射性浓度仅为1.9385×10^-7mg/L)，而且还有大量的其他的金属阳离子，如Na⁺，NH₄⁺等，现有的4A型分子筛对于真实放射性废液中极低浓度的Sr²⁺的选择性吸附效果较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性4A型分子筛及其制备方法和应用。本发明制备的4A型分子筛能够实现对含有大量Na⁺和NH4⁺干扰因子的放射性废水中极低浓度的Sr²⁺选择性吸附和去除深度。