CN108428486B - 一种基于膨润土壳聚糖复合微球的铯离子去除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于膨润土壳聚糖复合微球的铯离子去除方法，其特征在于：将磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球加入到含有放射性核素铯离子的废水中，然后恒温震荡。本发明对铯离子具有优异的吸附性能，吸附容量大，对pH不敏感，对共存离子的抗干扰能力强，适用范围广，且废水处理后可通过磁场回收，固液分离简单，环境友好；整个去除方法步骤简易，成本和能耗都较低。

Description

一种基于膨润土壳聚糖复合微球的铯离子去除方法
技术领域
本发明涉及放射性废水处理及环境保护技术领域，尤其涉及一种基于膨润土壳聚糖复合微球的铯离子去除方法。
背景技术
目前，铯离子广泛应用于核工业中，放射性铯离子作为铀核裂变的产物，大量出现在核污水当中。2011年日本福岛核电站爆炸，导致放射性物质泄漏，排放出大量含放射性铯的废水。目前核能作为一种新型能源被越来越广泛的使用，放射性废水的处理就成了当今世界面临的重大环境问题。铯离子具有毒性大，半衰期长，易在人体内沉积，难降解的特点。
为降低水环境中铯离子的生态风险，需要去除污水或高浓度地表水体中的铯离子。目前常规的水处理方法有物理、化学、生物法以及上述方法的组合处理方法。与传统的复杂工艺相比，吸附法具有工艺简单、处理效果稳定、价格相对低的优点。
公开号为CN 104934089A，公开日为2015年09月23日的中国专利文献公开了一种放射性废水处理方法，其特征在于，向pH值≥2的放射性废水中加入活性硅酸钙，然后固液分离，得到净化水和放射性硅酸钙；所述活性硅酸钙的粒径＜50μm，孔径为2～50nm，比表面积为400～700m 2/g。
公开号为CN 106057264A，公开日为2016年10月26日的中国专利文献公开了一种高效环保的放射性废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预处理：将放射性废水依次经过活性炭过滤和超滤膜过滤，活性炭过滤去除水中低分子放射性物质，超滤膜过滤去除水中的胶体和各类大分子；
(2)膜分离：将预处理后的放射性废水经过氧化石墨烯基复合膜过滤，其中氧化石墨烯基复合膜是氧化石墨烯复合聚多巴胺后在硅烷偶联剂预修饰的片状多孔载体上制备而成的，其膜层二维水通道小于0.45nm；
(3)后处理：所述后处理为二级反渗透处理，第二级反渗透的浓水返回到第一级反渗透中，经过一级反渗透处理形成的淡水与浓水的体积比为(4-6)：1，经过二级反渗透处理形成的淡水与浓水的体积比为(8-10)：1，通过二级反渗透处理后的水电导率≤40μs/cm，达到放射性物质的排放要求。
以上述专利文献为代表的现有技术，均存在去除方法步骤冗长，成本高昂，能耗过高，固液分离困难且去除污染物没有针对性的缺陷。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种基于膨润土壳聚糖复合微球的铯离子去除方法，本发明对铯离子具有优异的吸附性能，吸附容量大，对pH不敏感，对共存离子的抗干扰能力强，适用范围广，且废水处理后可通过磁场回收，固液分离简单，环境友好；整个去除方法步骤简易，成本和能耗都较低。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于膨润土壳聚糖复合微球的铯离子去除方法，其特征在于：将磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球加入到含有放射性核素铯离子的废水中，然后恒温震荡。
所述磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球的质量为0.1g，废水中铯离子为铯-133，浓度为50-500mg/L，废水的pH值范围为3.5-10。
所述恒温的温度为24-26℃，震荡频率为120r/min。
所述震荡吸附时间为12-18h。
所述磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球是通过将膨润土溶于乙酸溶液中，机械搅拌充分混合，加入壳聚糖，再加入Fe3+/Fe2+得到混合溶液；配制柠檬酸钠与氢氧化钠的混合液；用蠕动泵将混合溶液滴入混合液中，浸泡交联，得到微球，外加磁场进行分离，用去离子水清洗微球；再对微球进行冷冻干燥制得的。
所述膨润土的用量为0.75-10.5g，乙酸溶液的体积浓度为1-5％，机械搅拌的转速为800-1200r/min，搅拌时间为30-60min。
所述壳聚糖为1.5g，脱乙酰度为80-95％，Fe3+和Fe2+的摩尔比为2:1。
所述氢氧化钠的浓度为0.75-1.5mol/L，柠檬酸钠的浓度为0.05-0.2mol/L。
所述蠕动泵转速为0.1-1.5r/min，浸泡交联时间为10-18h。
所述微球冷冻干燥时间为25-32h。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
一、本发明，“将磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球加入到含有放射性核素铯离子的废水中，然后恒温震荡”，对铯离子具有优异的吸附性能，吸附容量大，最大平衡吸附容量为57.084mg/g；吸附条件要求低，对pH不敏感，pH适用范围广；对共存离子的抗干扰能力强，且废水处理后可通过磁场回收，再生性好，环境友好，易于推广；整个去除方法步骤简易，成本和能耗都较低。
二、本发明，磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球的质量为0.1g，废水中铯离子为铯-133，浓度为50-500mg/L，废水的pH值范围为3.5-10，不同pH能够验证该磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球对pH的敏感度；铯离子具有38个同位素，除了铯-133为稳定同位素外，其余均为放射性同位素，特别是铯-137危害最大，采用铯-133，能够有效保证人员安全。
三、本发明，恒温的温度为24-26℃，震荡频率为120r/min，温度模拟在室温条件下进行，磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球能够均匀分布在污染水体中，在120r/min特定震荡频率下，既能够控制生产成本，又能使微球均匀分布。
四、本发明，所述震荡吸附时间为12-18h，磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球与铯离子具有吸附平衡，未达到吸附平衡时，铯离子浓度随着时间的增加而减小，当达到吸附平衡时，铯离子浓度不会随着时间的增加而增加，通过多次实验探究得到当吸附时间为12-18h，既能够达到吸附平衡，又能够节约时间。
五、本发明，“磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球是通过将膨润土溶于乙酸溶液中，机械搅拌充分混合，加入壳聚糖，再加入Fe3+/Fe2+得到混合溶液；配制柠檬酸钠与氢氧化钠的混合液；用蠕动泵将混合溶液滴入混合液中，浸泡交联，得到微球，外加磁场进行分离，用去离子水清洗微球；再对微球进行冷冻干燥制得的”，将Fe3+/Fe2+混合溶液溶于膨润土-壳聚糖溶液中，机械搅拌充分混合，能够保证壳聚糖充分吸附Fe3+/Fe2+；Fe3+/Fe2+在碱性条件下生成具有磁性的四氧化三铁，引入磁介质，使得后序制备的吸附材料便于回收；在柠檬酸钠溶液中进行交联，能够增强后序制备的吸附材料的耐酸性，便于任何环境下的适用性；干燥过程中采用冷冻干燥，在低温高真空的条件下能够使样品中的水分由冰直接升华达到干燥的目的，在干燥的过程中不受表面张力的作用，样品不变形，干燥后的物料能够保持原来的多孔结构；制得的磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球，对废水中的铯离子具有优异的吸附性能，吸附速率快、吸附容量大，对pH不敏感，适用范围广；且通过外加磁场能够使其聚集，易固液分离，便于回收，具有制备工艺简单、成本低和环境友好的特点。
六、本发明，膨润土用量为0.75-10.5g，乙酸溶液体积浓度为1-5％，机械搅拌的转速为800-1200r/min，搅拌时间为30-60min，膨润土用量过小时，吸附材料对铯离子吸附性能较差，膨润土用量过大时，吸附材料磁性不明显，将膨润土的用量控制在0.75-10.5g时，吸附材料对铯离子既有较好吸附量，也有明显的磁性；壳聚糖不溶于水而溶于酸中，乙酸浓度过低时，壳聚糖溶解度不高，采用体积浓度为1-5％的乙酸溶液，既能够控制生产成本又能保证壳聚糖的溶解度；当机械搅拌转速过小，壳聚糖与Fe3+/Fe2+不能充分接触，导致壳聚糖对Fe3+/Fe2+配位降低，影响吸附材料的性能；壳聚糖为长链高分子，一旦转速过快，极有可能打断壳聚糖链，影响产品质量，并且造成资源的浪费；通过无数次的实验，最终得到将机械搅拌的转速特定的控制在800-1200r/min，既能够保障壳聚糖链的完整性，又能够使壳聚糖充分的对Fe3+/Fe2+配位，达到了一个良好的平衡，进而能够保证最终吸附材料的性能；搅拌时间为30-60min，时间过短壳聚糖对Fe3+/Fe2+不能达到吸附饱和，时间过长，则会导致壳聚糖分子中氨基质子化程度加深，影响对Fe3+/Fe2+的吸附性能，特定的将混合时间控制在30-60min，能够减小壳聚糖分子中氨基质子化程度，使壳聚糖对Fe3+/Fe2+充分吸附。
七、本发明，壳聚糖为1.5g，脱乙酰度为80-95％，Fe3+和Fe2+的摩尔比为2:1，脱乙酰化程度越高，壳聚糖分子中氨基含量则越大，活性位点越多，越有利于Fe3+/Fe2+的配位，特定的采用80-95％的脱乙酰度，既能够控制生产成本，又能够保障Fe3+/Fe2+的有效配位；特定的将Fe3+和Fe2+的摩尔比控制在2:1，才能生成具有磁性的四氧化三铁，使得后序制备的吸附材料具有磁性便于回收。
八、本发明，氢氧化钠的浓度为0.75-1.5mol/L，柠檬酸钠的浓度为0.05-0.2mol/L，Fe3+/Fe2+在碱性的条件下才能生成四氧化三铁，氢氧化钠溶液浓度过低，生成四氧化三铁量少，吸附材料磁性不明显，氢氧化钠浓度为0.75-1.5mol/L时，既能够控制生产成本，又能够保障吸附材料的磁性；柠檬酸钠浓度过低时，交联效果不好，吸附材料稳定性较差，柠檬酸钠浓度为0.05-0.2mol/L，既能够控制生产成本，又能够保障吸附材料稳定性。
九、本发明，蠕动泵转速为0.1-1.5r/min，浸泡交联时间为10-18h，蠕动泵转速过高时，吸附材料比较难成球状；交联浸泡时间过短时，吸附材料稳定性较差，交联浸泡时间过长时，后序步骤不易清洗。
十、本发明，微球冷冻干燥时间为25-32h，冷冻干燥时间过短，吸附材料中的水分无法全部去除，冷冻干燥时间为25-32h，既能够控制生产成本，又能够保障吸附材料中的水分全部去除。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明：
图1为不同时间磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球对铯离子的去除率曲线图；
图2为本发明磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球与膨润土吸附材料及磁性多孔壳聚糖微球的吸附性对比图；
图3为不同pH条件下磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球对铯离子的吸附率柱状图；
图4为磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球在共存离子干扰情况下对铯离子的去除率柱状图；
其中：Bn-CS为磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球，Bn为膨润土吸附材料，CS为磁性多孔壳聚糖微球。
具体实施方式
实施例1
一种基于膨润土壳聚糖复合微球的铯离子去除方法，将磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球加入到含有放射性核素铯离子的废水中，然后恒温震荡。
所述磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球的质量为0.1g，废水中铯离子为铯-133，浓度为50mg/L，废水的pH值范围为3.5。
所述恒温的温度为24℃，震荡频率为120r/min。
所述震荡吸附时间为12h。
“将磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球加入到含有放射性核素铯离子的废水中，然后恒温震荡”，对铯离子具有优异的吸附性能，吸附容量大，最大平衡吸附容量为57.084mg/g；吸附条件要求低，对pH不敏感，pH适用范围广；对共存离子的抗干扰能力强，且废水处理后可通过磁场回收，再生性好，环境友好，易于推广；整个去除方法步骤简易，成本和能耗都较低。
实施例2
一种基于膨润土壳聚糖复合微球的铯离子去除方法，将磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球加入到含有放射性核素铯离子的废水中，然后恒温震荡。
所述磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球的质量为0.1g，废水中铯离子为铯-133，浓度为100mg/L，废水的pH值范围为5。
所述恒温的温度为25℃，震荡频率为120r/min。
所述震荡吸附时间为15h。
实施例3
一种基于膨润土壳聚糖复合微球的铯离子去除方法，将磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球加入到含有放射性核素铯离子的废水中，然后恒温震荡。
所述磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球的质量为0.1g，废水中铯离子为铯-133，浓度为150mg/L，废水的pH值范围为7。
所述恒温的温度为26℃，震荡频率为120r/min。
所述震荡吸附时间为18h。
所述铯离子为铯-133。
所述磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球是通过将膨润土溶于乙酸溶液中，机械搅拌充分混合，加入壳聚糖，再加入Fe3+/Fe2+得到混合溶液；配制柠檬酸钠与氢氧化钠的混合液；用蠕动泵将混合溶液滴入混合液中，浸泡交联，得到微球，外加磁场进行分离，用去离子水清洗微球；再对微球进行冷冻干燥制得的。
磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球是通过将膨润土溶于乙酸溶液中，机械搅拌充分混合，加入壳聚糖，再加入Fe3+/Fe2+得到混合溶液；配制柠檬酸钠与氢氧化钠的混合液；用蠕动泵将混合溶液滴入混合液中，浸泡交联，得到微球，外加磁场进行分离，用去离子水清洗微球；再对微球进行冷冻干燥制得的”，将Fe3+/Fe2+混合溶液溶于膨润土-壳聚糖溶液中，机械搅拌充分混合，能够保证壳聚糖充分吸附Fe3+/Fe2+；Fe3+/Fe2+在碱性条件下生成具有磁性的四氧化三铁，引入磁介质，使得后序制备的吸附材料便于回收；在柠檬酸钠溶液中进行交联，能够增强后序制备的吸附材料的耐酸性，便于任何环境下的适用性；干燥过程中采用冷冻干燥，在低温高真空的条件下能够使样品中的水分由冰直接升华达到干燥的目的，在干燥的过程中不受表面张力的作用，样品不变形，干燥后的物料能够保持原来的多孔结构；制得的磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球，对废水中的铯离子具有优异的吸附性能，吸附速率快、吸附容量大，对pH不敏感，适用范围广；且通过外加磁场能够使其聚集，易固液分离，便于回收，具有制备工艺简单、成本低和环境友好的特点。
实施例4
一种基于膨润土壳聚糖复合微球的铯离子去除方法，将磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球加入到含有放射性核素铯离子的废水中，然后恒温震荡。
所述磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球的质量为0.1g，废水中铯离子为铯-133，浓度为200mg/L，废水的pH值范围为8。
所述恒温的温度为26℃，震荡频率为120r/min。
所述震荡吸附时间为18h。
所述磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球是通过将膨润土溶于乙酸溶液中，机械搅拌充分混合，加入壳聚糖，再加入Fe3+/Fe2+得到混合溶液；配制柠檬酸钠与氢氧化钠的混合液；用蠕动泵将混合溶液滴入混合液中，浸泡交联，得到微球，外加磁场进行分离，用去离子水清洗微球；再对微球进行冷冻干燥制得的。
所述膨润土的用量为0.75g，乙酸溶液的体积浓度为1％，机械搅拌的转速为800r/min，搅拌时间为30min。
所述壳聚糖为1.5g，脱乙酰度为80％，Fe3+和Fe2+的摩尔比为2:1。
所述氢氧化钠的浓度为0.75mol/L，柠檬酸钠的浓度为0.05mol/L。
所述蠕动泵转速为0.1r/min，浸泡交联时间为10h。
所述微球冷冻干燥时间为25h。
实施例5
一种基于膨润土壳聚糖复合微球的铯离子去除方法，将磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球加入到含有放射性核素铯离子的废水中，然后恒温震荡。
所述磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球的质量为0.1g，废水中铯离子为铯-133，浓度为300mg/L，废水的pH值范围为9。
所述恒温的温度为26℃，震荡频率为120r/min。
所述震荡吸附时间为18h。
所述磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球是通过将膨润土溶于乙酸溶液中，机械搅拌充分混合，加入壳聚糖，再加入Fe3+/Fe2+得到混合溶液；配制柠檬酸钠与氢氧化钠的混合液；用蠕动泵将混合溶液滴入混合液中，浸泡交联，得到微球，外加磁场进行分离，用去离子水清洗微球；再对微球进行冷冻干燥制得的。
所述膨润土的用量为5.5g，乙酸溶液的体积浓度为3％，机械搅拌的转速为1000r/min，搅拌时间为45min。
所述壳聚糖为1.5g，脱乙酰度为90％，Fe3+和Fe2+的摩尔比为2:1。
所述氢氧化钠的浓度为1.2mol/L，柠檬酸钠的浓度为0.1mol/L。
所述蠕动泵转速为1r/min，浸泡交联时间为15h。
所述微球冷冻干燥时间为28h。
实施例6
一种基于膨润土壳聚糖复合微球的铯离子去除方法，将磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球加入到含有放射性核素铯离子的废水中，然后恒温震荡。
所述磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球的质量为0.1g，废水中铯离子为铯-133，浓度为500mg/L，废水的pH值范围为10。
所述恒温的温度为26℃，震荡频率为120r/min。
所述震荡吸附时间为18h。
所述磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球是通过将膨润土溶于乙酸溶液中，机械搅拌充分混合，加入壳聚糖，再加入Fe3+/Fe2+得到混合溶液；配制柠檬酸钠与氢氧化钠的混合液；用蠕动泵将混合溶液滴入混合液中，浸泡交联，得到微球，外加磁场进行分离，用去离子水清洗微球；再对微球进行冷冻干燥制得的。
所述膨润土的用量为10.5g，乙酸溶液的体积浓度为5％，机械搅拌的转速为1200r/min，搅拌时间为60min。
所述壳聚糖为1.5g，脱乙酰度为95％，Fe3+和Fe2+的摩尔比为2:1。
所述氢氧化钠的浓度为1.5mol/L，柠檬酸钠的浓度为0.2mol/L。
所述蠕动泵转速为1.5r/min，浸泡交联时间为18h。
所述微球冷冻干燥时间为32h。
本发明制备磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球的原理如下：
将膨润土掺进磁性壳聚糖微球中，虽然能够保持磁性，易于回收，但一种对铯离子没有吸附效果或是效果不好的的物质掺入到磁性壳聚糖微球中，会降低单位质量吸附量的吸附效果，本发明通过特定控制膨润土、壳聚糖和Fe3+/Fe2+溶液的加入量、加入顺序和反应时间，使得最终制得的材料形成网状结构，增大了比表面积，为铯提供了更多可用的吸附位点，既保障材料对铯离子有较大的吸附容量又能够使其具有磁性，易于回收。
下面通过具体实验对本发明进行说明：
参见图1，精确称量0.1g磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球加入到20ml含有200mg/L铯离子废水中，在温度为25±1℃，转速为120r/min时震荡，分别在0.25h，0.5h，0.75h，1h，1.5h，2h，3h，4h，5h，6h，7h，10h，20h取上清液用火焰原子吸收分光光度计测试残留铯离子浓度。每次实验设定三组平行，结果以算术平均值表示，并计算标准偏差，保证测试精度。
由图1可知：大约8小时后，磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球与废水中的铯离子能够达到吸附平衡，此时废水中的铯离子去除率为93.7％。
参见图2，分别取0.1g的磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球、膨润土吸附材料、磁性多孔壳聚糖微球投加到20mL初始浓度分别为50mg/L、100mg/L、200mg/L、300mg/L、/400mg/L、500mg/L的铯离子溶液中，在温度为25±1℃，转速为120r/min下震荡12h，外加磁场进行固液分离，取液体用火焰原子吸收分光光度计测试残留铯离子浓度。
由图2可知：在铯离子初始浓度分别为50mg/L、100mg/L、200mg/L、300mg/L、/400mg/L、500mg/L的溶液中，磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球对铯离子的吸附容量高于膨润土吸附材料，远高于磁性多孔壳聚糖微球，说明磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球对铯离子的吸附性能优异。
磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球、膨润土吸附材料和磁性多孔壳聚糖微球对铯离子的吸附容量实验拟合Langmuir与Freundlich吸附等温线得拟合参数，参见表1。
Figure BDA0001604119540000081
Figure BDA0001604119540000091
表1
由表1可知，磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球对铯离子的吸附容量高于膨润土吸附材料，远高于磁性多孔壳聚糖微球，且高于两者叠加的吸附容量，说明磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球对铯离子的吸附性大幅提升。
参见图3，精确称量0.1g磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球加入到20ml含有200mg/L铯离子废水中，在温度为25±1℃，转速为120r/min，pH分别为3.5、4.4、5.3、7、8.5和9.8的溶液中，震荡12h，外加磁场进行固液分离，取液体用火焰原子吸收分光光度计测试残留铯离子浓度。每次实验设定三组平行，结果以算术平均值表示，并计算标准偏差，保证测试精度。
由图3可知：铯离子废水pH分别为3.5、4.4、5.3、7、8.5和9.8时，磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球对铯离子去除率分别为90.1％、90.7％、91.5％、93.7％、93.9％、93.8％，说明本发明制备的磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球对pH不敏感。
参见图4，精确称量0.1g磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球加入到20ml含有0.001mol/L铯离子废水中，再加入0.001mol/L Mg2+，K+，Li+，Na+的干扰离子，在温度为25±1℃，转速为120r/min时震荡，外加磁场进行固液分离，取液体用火焰原子吸收分光光度计测试残留铯离子浓度。每次实验设定三组平行，结果以算术平均值表示，并计算标准偏差，保证测试精度。
由图4可知：在0.001mol/L Mg2+，K+，Li+，Na+的干扰下，磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球对0.001mol/L的铯离子去除率仍然高于80％，说明本发明制备的磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球对共存离子的抗干扰能力强。
下面将本发明与背景技术中所提专利文献为代表的现有技术进行比较，其中：
表2为不同材料制备步骤对比表。
表3为不同材料不同pH值铯离子去除率对比表。
表4为不同材料分离方法对比表。
表5为不同材料吸附容量对比表。
表6为本发明制备的磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球对不同离子抗干扰能力对比表。
Figure BDA0001604119540000092
Figure BDA0001604119540000101
表2
由表2可知，本发明制备无需加热、超声分散、离心和烘干步骤，相比其他制备方法，本发明具有制备条件简单，能耗低，环境友好的特点。
Figure BDA0001604119540000102
表3
由表3可知，铯离子废水pH分别为3.5、4.4、5.3、7、8.5和9.8时，磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球对铯离子去除率分别为90.1％、90.7％、91.5％、93.7％、93.9％、93.8％，对铯离子的去除率没有显著变化，说明本发明制备的材料对pH不敏感，适用范围广。
Figure BDA0001604119540000103
表4
由表4可知，本发明可以通过磁技术将材料与污水分离，分离容易实现且所需能耗低。
吸附剂 吸附容量(mg/g)
本发明 57.084
CN104934089A 48.2
膨润土-砂混合材料 46
表5
由表5可知，本发明吸附容量为57.084mg/g，吸附容量较大。
Figure BDA0001604119540000104
Figure BDA0001604119540000111
表6
由表6可知，在0.001mol/L Mg2+，K+，Li+，Na+的干扰下，磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球对0.001mol/L的铯离子去除率仍高于80％，说明本发明制备的磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球对共存离子的抗干扰能力强。

Claims (2)

1.一种基于膨润土壳聚糖复合微球的铯离子去除方法，其特征在于：将磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球加入到含有放射性核素铯离子的废水中，然后恒温震荡；
所述磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球是通过将膨润土溶于乙酸溶液中，机械搅拌充分混合，加入壳聚糖，再加入Fe3+/Fe2+得到混合溶液；配制柠檬酸钠与氢氧化钠的混合液；用蠕动泵将混合溶液滴入混合液中，浸泡交联，得到微球，外加磁场进行分离，用去离子水清洗微球；再对微球进行冷冻干燥制得的；
所述磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球的质量为0.1g，废水中铯离子为铯-133，浓度为50-500mg/L，废水的pH值范围为3.5-10；
所述恒温的温度为24-26℃，震荡频率为120r/min；
所述震荡的 时间为12-18h；
所述膨润土的用量为0.75-10.5g，乙酸溶液的体积浓度为1-5％，机械搅拌的转速为800-1200r/min，搅拌时间为30-60min；
所述壳聚糖为1.5g，脱乙酰度为80-95％，Fe3+和Fe2+的摩尔比为2:1；
所述蠕动泵转速为0.1-1.5r/min，浸泡交联时间为10-18h；
所述微球冷冻干燥时间为25-32h。
2.根据权利要求1所述的一种基于膨润土壳聚糖复合微球的铯离子去除方法，其特征在于：所述氢氧化钠的浓度为0.75-1.5mol/L，柠檬酸钠的浓度为0.05-0.2mol/L。
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CN116239853A (zh) * 2023-02-28 2023-06-09 宁波方太厨具有限公司 复合纳米微球制备方法及其在制备纳米纤维膜中的应用

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CA2913938A1 (en) * 2014-12-02 2016-06-02 Ada Carbon Solutions, Llc Sorbent composition for use in a flue gas train including a baghouse
JP2016222612A (ja) * 2015-06-01 2016-12-28 昭和電工株式会社 化粧料または皮膚外用剤
CN105632575B (zh) * 2016-01-29 2017-07-21 北京师范大学 基于羟基改性的具有吸附放射性核素功能的磁性材料及制备方法
CN107282013A (zh) * 2016-04-01 2017-10-24 成都理工大学 一种粒径可控的多孔磁性壳聚糖凝胶微球及制备方法
CN105688853A (zh) * 2016-04-08 2016-06-22 中国人民解放军海军工程大学 一种铯选择性吸附剂及其制备方法

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