CN105251454A - 一种具有空间多层网络构架的改性沸石高效放射性废水处理吸附剂以及制备方法 - Google Patents

一种具有空间多层网络构架的改性沸石高效放射性废水处理吸附剂以及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有空间多层网络构架的改性沸石高效放射性废水处理吸附剂以及制备方法，该组合物包括由下列重量份的原料：纳米氧化石墨烯10-12、多壁碳纳米管13-15、天然斜发沸石粉30-36、石天然丝光沸石粉28-32、凝灰岩50-58、碳酸氢钠7-8、季胺壳聚糖衍生物5-6、羟乙基纤维素3-4、碳化丝瓜络纤维30-40、微晶纤维素须25-35、磷钨酸铵15-19、乙酸4-5、戊二醛12-16、适量的去离子水、适量的水。本发明构建具有空间多层网络结构的改性沸石，提高了沸石对放射性元素的吸附量，同时，通过对沸石的季胺壳聚糖接枝改性和对凝灰岩的钠化，提高了制品对放射性元素吸附的选择性，再者加载纳米氧化石墨烯的大表面积比的碳纳米管以及磷钨酸铵强化了制剂的吸附容量和吸附选择性。

Description

一种具有空间多层网络构架的改性沸石高效放射性废水处理吸附剂以及制备方法
技术领域
本发明属于放射性废水处理领域，具体地说是涉及一种具有空间多层网络构架的改性沸石高效放射性废水处理吸附剂以及制备方法。
背景技术
随着核能的开发和核技术利用的发展，放射性废物的产生量也不段增加，其中还有大量不同类型呵放射性活度的废水，这些放射性废水如果不经处理直接排入环境，将严重影响人类的生存环境和生态安全。目前放射性废水的处理工艺主要有蒸发、离子交换、化学沉淀等，以沸石为代表的无机离子交换材料由于廉价易得，离子交换量大，具有一定选择性、热稳定性和抗辐照性，产生的二次废弃物易处理等优点，备受关注，但是沸石在碱性条件下易分解，同时，天然沸石吸附能力有限，需要对沸石材料本身进行改性研究，提高沸石的吸附容量和吸附选择性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种具有空间多层网络构架的改性沸石高效放射性废水处理吸附剂以及制备方法。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种具有空间多层网络构架的改性沸石高效放射性废水处理吸附剂，其特征在于，该组合物包括由下列重量份的原料：纳米氧化石墨烯10-12、多壁碳纳米管13-15、天然斜发沸石粉30-36、石天然丝光沸石粉28-32、凝灰岩50-58、碳酸氢钠7-8、季胺壳聚糖衍生物5-6、羟乙基纤维素3-4、碳化丝瓜络纤维30-40、微晶纤维素须25-35、磷钨酸铵15-19、乙酸4-5、戊二醛12-16、适量的去离子水、适量的水。
一种具有空间多层网络构架的改性沸石高效放射性废水处理吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将纳米氧化石墨烯、多壁碳纳米管、羟乙基纤维素以及总重量2-3倍的去离子水混合，在160℃下中速搅拌10-12h，之后放入马沸炉中200℃搅拌加热2-3h，得加载纳米氧化石墨烯的大表面积比的碳纳米管备用；
(2)将季胺壳聚糖衍生物乙酸混合，并加入总重量23-25倍的去离子水混合，在60℃下加热搅拌均匀，加入天然斜发沸石、石天然丝光沸石，提高加热温度至150℃，搅拌加热2-3h，得季胺壳聚糖接枝沸石组合物备用；
(3)将凝灰岩、碳酸氢钠混合，并加入总重量4-6倍的去离子水混合，在120℃下加热搅拌2-3至均匀，干燥，得到钠化凝灰岩粉备用；
(4)将碳化丝瓜络纤维、微晶纤维素须、季胺壳聚糖接枝沸石、钠化凝灰岩粉、加载纳米氧化石墨烯的大表面积比的碳纳米管混合，在惰性气体环境中搅拌均匀，在加入磷钨酸铵的3倍水溶液搅拌均匀，之后加入戊二醛的5倍水溶液，缓慢搅拌1-1.5h至均匀，之后挤压脱水至水分含量为总重量的25-27%，采用螺旋挤压造粒机制造直径2-3cm的颗粒，放入烘烤机中烘烤10-12h，即得。
本发明的有益效果：
本发明借助碳化丝瓜络纤维、微晶纤维素须的大尺度孔径，构建具有空间多层网络结构的改性沸石，提高了沸石对放射性元素的吸附量，同时，通过对沸石的季胺壳聚糖接枝改性和对凝灰岩的钠化，提高了制品对放射性元素吸附的选择性，再者加载纳米氧化石墨烯的大表面积比的碳纳米管以及磷钨酸铵强化了制剂的吸附容量和吸附选择性。本制品具有吸附容量大，吸附选择性高的高效特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。
实施例1：
一种具有空间多层网络构架的改性沸石高效放射性废水处理吸附剂，该组合物包括由下列重量（kg）的原料：纳米氧化石墨烯10、多壁碳纳米管13、天然斜发沸石粉36、石天然丝光沸石粉32、凝灰岩50、碳酸氢钠7、季胺壳聚糖衍生物6、羟乙基纤维素3、碳化丝瓜络纤维30、微晶纤维素须25、磷钨酸铵15、乙酸5、戊二醛12、适量的去离子水、适量的水。
一种具有空间多层网络构架的改性沸石高效放射性废水处理吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纳米氧化石墨烯、多壁碳纳米管、羟乙基纤维素以及总重量2.5倍的去离子水混合，在160℃下中速搅拌11h，之后放入马沸炉中200℃搅拌加热2-3h，得加载纳米氧化石墨烯的大表面积比的碳纳米管备用；
(2)将季胺壳聚糖衍生物乙酸混合，并加入总重量23倍的去离子水混合，在60℃下加热搅拌均匀，加入天然斜发沸石、石天然丝光沸石，提高加热温度至150℃，搅拌加热2.5h，得季胺壳聚糖接枝沸石组合物备用；
(3)将凝灰岩、碳酸氢钠混合，并加入总重量5倍的去离子水混合，在120℃下加热搅拌2.5至均匀，干燥，得到钠化凝灰岩粉备用；
(4)将碳化丝瓜络纤维、微晶纤维素须、季胺壳聚糖接枝沸石、钠化凝灰岩粉、加载纳米氧化石墨烯的大表面积比的碳纳米管混合，在惰性气体环境中搅拌均匀，在加入磷钨酸铵的3倍水溶液搅拌均匀，之后加入戊二醛的5倍水溶液，缓慢搅拌1.25h至均匀，之后挤压脱水至水分含量为总重量的26%，采用螺旋挤压造粒机制造直径2-3cm的颗粒，放入烘烤机中烘烤10-12h，即得。
实施例2：
一种具有空间多层网络构架的改性沸石高效放射性废水处理吸附剂，该组合物包括由下列重量（kg）的原料：纳米氧化石墨烯11、多壁碳纳米管14、天然斜发沸石粉33、石天然丝光沸石粉30、凝灰岩54、碳酸氢钠7.5、季胺壳聚糖衍生物5.5、羟乙基纤维素3.5、碳化丝瓜络纤维35、微晶纤维素须30、磷钨酸铵17、乙酸4.5、戊二醛14、适量的去离子水、适量的水。
一种具有空间多层网络构架的改性沸石高效放射性废水处理吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纳米氧化石墨烯、多壁碳纳米管、羟乙基纤维素以及总重量2.5倍的去离子水混合，在160℃下中速搅拌11h，之后放入马沸炉中200℃搅拌加热2-3h，得加载纳米氧化石墨烯的大表面积比的碳纳米管备用；
(2)将季胺壳聚糖衍生物乙酸混合，并加入总重量23倍的去离子水混合，在60℃下加热搅拌均匀，加入天然斜发沸石、石天然丝光沸石，提高加热温度至150℃，搅拌加热2.5h，得季胺壳聚糖接枝沸石组合物备用；
(3)将凝灰岩、碳酸氢钠混合，并加入总重量5倍的去离子水混合，在120℃下加热搅拌2.5至均匀，干燥，得到钠化凝灰岩粉备用；
(4)将碳化丝瓜络纤维、微晶纤维素须、季胺壳聚糖接枝沸石、钠化凝灰岩粉、加载纳米氧化石墨烯的大表面积比的碳纳米管混合，在惰性气体环境中搅拌均匀，在加入磷钨酸铵的3倍水溶液搅拌均匀，之后加入戊二醛的5倍水溶液，缓慢搅拌1.25h至均匀，之后挤压脱水至水分含量为总重量的26%，采用螺旋挤压造粒机制造直径2.5cm的颗粒，放入烘烤机中烘烤11h，即得。
实施例3：
一种具有空间多层网络构架的改性沸石高效放射性废水处理吸附剂，该组合物包括由下列重量（kg）的原料：纳米氧化石墨烯12、多壁碳纳米管15、天然斜发沸石粉30、石天然丝光沸石粉28、凝灰岩58、碳酸氢钠8、季胺壳聚糖衍生物5、羟乙基纤维素4、碳化丝瓜络纤维40、微晶纤维素须35、磷钨酸铵19、乙酸4、戊二醛16、适量的去离子水、适量的水。
一种具有空间多层网络构架的改性沸石高效放射性废水处理吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纳米氧化石墨烯、多壁碳纳米管、羟乙基纤维素以及总重量2.5倍的去离子水混合，在160℃下中速搅拌11h，之后放入马沸炉中200℃搅拌加热2-3h，得加载纳米氧化石墨烯的大表面积比的碳纳米管备用；
(2)将季胺壳聚糖衍生物乙酸混合，并加入总重量23倍的去离子水混合，在60℃下加热搅拌均匀，加入天然斜发沸石、石天然丝光沸石，提高加热温度至150℃，搅拌加热2.5h，得季胺壳聚糖接枝沸石组合物备用；
(3)将凝灰岩、碳酸氢钠混合，并加入总重量5倍的去离子水混合，在120℃下加热搅拌2.5至均匀，干燥，得到钠化凝灰岩粉备用；
(4)将碳化丝瓜络纤维、微晶纤维素须、季胺壳聚糖接枝沸石、钠化凝灰岩粉、加载纳米氧化石墨烯的大表面积比的碳纳米管混合，在惰性气体环境中搅拌均匀，在加入磷钨酸铵的3倍水溶液搅拌均匀，之后加入戊二醛的5倍水溶液，缓慢搅拌1.25h至均匀，之后挤压脱水至水分含量为总重量的26%，采用螺旋挤压造粒机制造直径3cm的颗粒，放入烘烤机中烘烤12h，即得。
先以四份10Kg富含10%Sr2+、10%Cd2+放射离子的污染水为样例水，分别加入0.5Kg实施例1-3制备水处理制剂以及普通沸石，2h后再次测量四份污染水中10%Sr2+、Cd2+含量，计算吸附率，结果如下。
表1采用实施例1-3制备的水处理制剂分别处理四份样例水结果
实施例1 实施例2 实施例3 普通沸石
Sr2+吸附率 70.89% 72.15% 71.90% 29.80
Cd2+吸附率 62.10% 64.31% 63.10% 26.23
由上表可知，本发明的制品较普通沸石对放射性元素具有良好的吸附效果，同时，针对不同的放射性元素，具有一定的选择吸附性。

Claims (2)

1.一种具有空间多层网络构架的改性沸石高效放射性废水处理吸附剂，其特征在于，该组合物包括由下列重量份的原料：纳米氧化石墨烯10-12、多壁碳纳米管13-15、天然斜发沸石粉30-36、石天然丝光沸石粉28-32、凝灰岩50-58、碳酸氢钠7-8、季胺壳聚糖衍生物5-6、羟乙基纤维素3-4、碳化丝瓜络纤维30-40、微晶纤维素须25-35、磷钨酸铵15-19、乙酸4-5、戊二醛12-16、适量的去离子水、适量的水。
2.一种如权利要求1所述的具有空间多层网络构架的改性沸石高效放射性废水处理吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将纳米氧化石墨烯、多壁碳纳米管、羟乙基纤维素以及总重量2-3倍的去离子水混合，在160℃下中速搅拌10-12h，之后放入马沸炉中200℃搅拌加热2-3h，得加载纳米氧化石墨烯的大表面积比的碳纳米管备用；
(2)将季胺壳聚糖衍生物乙酸混合，并加入总重量23-25倍的去离子水混合，在60℃下加热搅拌均匀，加入天然斜发沸石、石天然丝光沸石，提高加热温度至150℃，搅拌加热2-3h，得季胺壳聚糖接枝沸石组合物备用；
(3)将凝灰岩、碳酸氢钠混合，并加入总重量4-6倍的去离子水混合，在120℃下加热搅拌2-3至均匀，干燥，得到钠化凝灰岩粉备用；
(4)将碳化丝瓜络纤维、微晶纤维素须、季胺壳聚糖接枝沸石、钠化凝灰岩粉、加载纳米氧化石墨烯的大表面积比的碳纳米管混合，在惰性气体环境中搅拌均匀，在加入磷钨酸铵的3倍水溶液搅拌均匀，之后加入戊二醛的5倍水溶液，缓慢搅拌1-1.5h至均匀，之后挤压脱水至水分含量为总重量的25-27%，采用螺旋挤压造粒机制造直径2-3cm的颗粒，放入烘烤机中烘烤10-12h，即得。
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