CN108786275A - 一种铯选择性吸附滤芯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于材料制备及放射性废液处理领域，提供一种铯选择性吸附滤芯及其制备方法，该方法以商用滤芯为基材，将对铯有较强选择性的无机离子交换剂与含有粘结剂的溶液按一定比例混合得到混合浆液，通过浸渍、喷涂、刷涂等方式将混合浆液分布于商用滤芯表面，再喷涂凝固液，最终将对铯有较强选择性的无机离子交换剂粘结于商用滤芯表面，得到铯选择性吸附滤芯。本发明的铯选择性吸附滤芯在保留商用滤芯过滤能力的基础上，增加了滤芯对铯离子的吸附性能。所制备的铯选择性吸附滤芯能用于处理核工业和核电站产生的放射性废液，还可用于环境水样中铯的快速富集。本发明所采用的制备方法独特，具有操作简单，制备条件温和等优点。

Description

一种铯选择性吸附滤芯及其制备方法
技术领域
本发明属于材料制备及放射性废液处理领域，涉及一种铯选择性吸附滤芯及其制备方法，该铯选择性吸附滤芯能从溶液中去除铯，特别是去除放射性废液中137Cs。
背景技术
压水反应堆运行、维护、退役及发生事故等各个环节都会产生的放射性废水，所含半衰期较长的放射性核素主要为裂变产物137Cs（T1/2=30.17a）和90Sr（T1/2=28.80a），以及活化腐蚀产物60Co（T1/2=5.27a）、59Fe（T1/2=44.50d）和54Mn（T1/2=312.13d），其中，137Cs半衰期最长，在废水中以Cs+的形式存在，与其他多价放射性核素离子相比，离子交换、反渗透等处理方法对其处理效果较差。蒸发法则存在蒸发系统维护过程复杂，对设备的要求较高，操作难度大，成本高等缺点。因此，国内外学者围绕以无机离子交换剂为吸附材料的选择性吸附技术进行了大量研究，即在保证一定吸附容量的前提下，重点关注吸附剂对放射性废水中痕量137Cs的特殊选择性。
目前国内外研究较多的对铯选择性较高的无机离子交换剂主要有以下六大类：亚铁氰化钾钴、亚铁氰化钾镍等过渡金属的亚铁氰化物；沸石、蛭石等硅铝酸盐；磷钼酸铵、磷钨酸铵等杂多酸盐；磷酸钛、磷酸锆等不溶性多价金属酸性盐；水合氧化钛、水合氧化锰等不溶性多价金属水合氧化物；钛硅酸钠等钛硅酸盐。这些材料大多形状不规则或颗粒太细，机械强度较差，不适于固定床操作，限制了其大规模工程应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对放射性废水中铯有较强选择性的吸附滤芯及其制备方法，该铯选择性吸附滤芯克服了目前一些铯选择性无机离子交换剂不适于固定床操作的缺点，并且在保留商用滤芯过滤能力的基础上，增加了滤芯对铯离子的吸附性能。
本发明的目的是通过如下技术措施实现的。
本发明提供一种铯选择性吸附滤芯，该铯选择性吸附滤芯由粘结剂将对铯具有高选择性的无机离子交换剂粘结于商用滤芯表面得到。
其中，对铯具有高选择性的无机离子交换剂可为下列中任意一种或几种的混合物：亚铁氰化钾钴、亚铁氰化钾镍、亚铁氰化钾钛、亚铁氰化钾铜、亚铁氰化钾镉等过渡金属的亚铁氰化物；沸石、蛭石、粘土、蒙脱土等硅铝酸盐，磷钼酸铵、磷钨酸铵、焦磷钼酸锆、焦磷钨酸钛等杂多酸盐；磷酸钛、磷酸锆等不溶性多价金属酸性盐；水合氧化钛、水合氧化锰、水合氧化锡等不溶性多价金属水合氧化物；钛硅酸钠等钛硅酸盐。
其中，粘结剂为聚丙烯腈或羧甲基纤维素钠等；商用滤芯为聚丙烯滤芯、聚偏氟乙烯滤芯、或活性炭滤芯等。
本发明还提供了一种上述的铯选择性吸附滤芯的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将粘结剂溶解在溶剂中，配制成粘结剂含量（质量）为2~20%的溶液；
(2)将无机离子交换剂粉末添加到步骤(1)得到的溶液中，添加量为粘结剂干重的1~9倍，之后在40~60˚C下充分搅拌2~3h，使浆液混合均匀；
(3)通过浸渍、喷涂、或刷涂等方式将步骤(2)得到的混合浆液均匀分布于商用滤芯表面；
(4)将步骤(3)处理后的滤芯浸入凝固液，或将凝固液喷涂于步骤(3)处理后的滤芯表面，使分布于滤芯表面的混合浆液凝固；
(5)重复步骤(3)和(4)10~20次，制得铯选择性吸附滤芯。
其中，步骤(1)中溶剂为水或二甲基亚砜。
其中，步骤(2)中凝固液为去离子水或无机盐水溶液。
本发明的铯选择性吸附滤芯，克服了目前一些铯选择性无机离子交换剂不适合固定床操作、不便于工程应用的缺点，并且在保留商用滤芯过滤能力的基础上，增加了滤芯对铯离子的吸附性能。所制备的铯选择性吸附滤芯能用于处理核工业和核电站产生的放射性废液，还可用于环境水样中铯的快速富集。本发明所采用的制备方法独特，具有操作简单，制备条件温和等优点。
具体实施方式
下面结合下列实施例更详细阐明本发明，但实施例并不限制本发明。
实施例1
(1)将聚丙烯腈溶解在二甲基亚砜中，配制成聚丙烯腈含量为10%的溶液；
(2)将质量为聚丙烯腈干重5倍亚铁氰化钾镍粉末添加到上述溶液中，之后在50˚C下充分搅拌2h，使浆液混合均匀；
(3)通过喷涂的方式将步骤(2)得到混合浆液均匀分布于商用聚丙烯滤芯表面；
(4)将步骤(3)处理后的滤芯浸入去离子水，使分布于滤芯表面的混合浆液凝固；
(5)重复步骤(3)和(4)15次，制得有效成分为亚铁氰化钾镍、粘结剂为聚丙烯腈、基材为聚丙烯滤芯的铯选择性吸附滤芯。
实施例2
(1)将聚丙烯腈溶解在二甲基亚砜中，配制成聚丙烯腈含量为15%的溶液；
(2)将质量为聚丙烯腈干重4倍磷钼酸铵粉末添加到上述溶液中，之后在50˚C下充分搅拌2h，使浆液混合均匀；
(3)通过喷涂的方式将步骤(2)得到混合浆液均匀分布于商用聚丙烯滤芯表面；
(4)将步骤(3)处理后的滤芯浸入去离子水，使分布于滤芯表面的混合浆液凝固；
(5)重复步骤(3)和(4) 10次，制得有效成分为磷钼酸铵、粘结剂为聚丙烯腈、基材为聚丙烯滤芯的铯选择性吸附滤芯。
实施例3
(1)将聚丙烯腈溶解在二甲基亚砜中，配制成聚丙烯腈含量为10%的溶液；
(2)将质量为聚丙烯腈干重5倍亚铁氰化钾镍粉末添加到上述溶液中，之后在50˚C下充分搅拌2h，使浆液混合均匀；
(3)通过喷涂的方式将步骤(2)得到混合浆液均匀分布于商用活性炭滤芯表面；
(4)将步骤(3)处理后的滤芯浸入去离子水，使分布于滤芯表面的混合浆液凝固；
(5)重复步骤(3)和(4) 20次，制得有效成分为亚铁氰化钾镍、粘结剂为聚丙烯腈、基材为活性炭滤芯的铯选择性吸附滤芯。
实施例4
(1)将羧甲基纤维素钠溶解在去离子水中，配制成羧甲基纤维素钠含量为20%的溶液；
(2)将质量为羧甲基纤维素钠干重4倍磷钼酸铵粉末添加到上述溶液中，之后在40˚C下充分搅拌2h，使浆液混合均匀；
(3)通过喷涂的方式将步骤(b)得到混合浆液均匀分布于商用聚丙烯滤芯表面；
(4)将步骤(3)处理后的滤芯浸入氯化铁溶液，使分布于滤芯表面的混合浆液凝固；
(5)重复步骤(3)和(4) 15次，制得有效成分为磷钼酸铵、粘结剂为羧甲基纤维素钠、基材为聚丙烯滤芯的铯选择性吸附滤芯。
实施例5
取实施例1所得的有效成分为亚铁氰化钾镍、粘结剂为聚丙烯腈、基材为聚丙烯滤芯的铯选择性吸附滤芯处理含137Cs处理放射性废水。制备铯选择性吸附滤芯所用的商用滤芯规格：内径30mm、外径62 mm、高度254 mm，处理的放射性废水总β为1041.86 Bq/L，137Cs浓度为40.79Bq/L，处理流量60mL/min，共处理废水28L。废水经实施例1所得铯选择性滤芯处理后流出液中137Cs浓度低于检出限，总β约为412.74 Bq/L，而废水经空白滤芯处理后流出液总β约为838.05 Bq/L。以上数据表明，本发明的铯选择性吸附滤芯对137Cs具有很高的选择性，吸附率接近100%。此外，铯选择性吸附滤芯对放射性废水总β的截留能力显著提高，截留率由空白滤芯的19.56%提高到60.38%，提高了3.09倍。
本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。
上述实施例仅是为了便于详细阐明本发明，并不仅仅局限于例子，只要在本权利书要求的范围内，或本领域内的技术人员在不偏离本发明范围和精神进行的各种修改和变化都属于该专利的保护范畴。

Claims (6)

1.一种铯选择性吸附滤芯，其特征在于：所述铯选择性吸附滤芯由粘结剂将对铯具有高选择性的无机离子交换剂粘结于商用滤芯表面得到。
2.根据权利要求1所述的铯选择性吸附滤芯，其特征在于：对铯具有高选择性的无机离子交换剂为下列中任意一种或几种的混合物：
(a) 过渡金属的亚铁氰化物：亚铁氰化钾钴、亚铁氰化钾镍、亚铁氰化钾钛、亚铁氰化钾铜、亚铁氰化钾镉；
(b) 硅铝酸盐：沸石、蛭石、粘土、蒙脱土；
(c) 杂多酸盐：磷钼酸铵、磷钨酸铵、焦磷钼酸锆、焦磷钨酸钛；
(d) 不溶性多价金属酸性盐：磷酸钛、磷酸锆；
(e) 不溶性多价金属水合氧化物：水合氧化钛、水合氧化锰、水合氧化锡；
(f) 钛硅酸盐：钛硅酸钠。
3.根据权利要求1或2所述的铯选择性吸附滤芯，其特征在于：所述粘结剂为聚丙烯腈或羧甲基纤维素钠，所述商用滤芯为聚丙烯滤芯、聚偏氟乙烯滤芯、或活性炭滤芯。
4.一种如权利要求1所述的铯选择性吸附滤芯的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)将粘结剂溶解在溶剂中，配制成粘结剂含质量为2~20%的溶液；
(2)将无机离子交换剂粉末添加到步骤(1)得到的溶液中，添加量为粘结剂干重的1~9倍，之后在40~60˚C下充分搅拌2~3h，使浆液混合均匀；
(3)通过浸渍、喷涂、或刷涂方式将步骤(2)得到的混合浆液均匀分布于商用滤芯表面；
(4)将步骤(3)处理后的滤芯浸入凝固液，或将凝固液喷涂于步骤(3)处理后的滤芯表面，使分布于滤芯表面的混合浆液凝固；
(5)重复步骤(3)和(4) 10~20次，制得铯选择性吸附滤芯。
5.根据权利要求4所述的铯选择性吸附滤芯的制备方法，其特征在于：步骤(1)中溶剂为水或二甲基亚砜。
6.根据权利要求4所述的铯选择性吸附滤芯的制备方法，其特征在于：步骤(4)中凝固液为去离子水或无机盐水溶液。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109847726A (zh) * 2019-03-05 2019-06-07 西南科技大学 一种铯吸附富集滤芯的制备方法
RU199516U1 (ru) * 2020-02-05 2020-09-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Картридж фильтра-контейнера для очистки жидких радиоактивных отходов от радионуклидов цезия
CN112742343A (zh) * 2020-11-13 2021-05-04 烟台大学 亚铁氰化铜镍/蒙脱土复合材料及其制备方法和吸附用途
CN116375060A (zh) * 2023-02-27 2023-07-04 安徽泽升科技有限公司 一种碳酸铯的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050121393A1 (en) * 2003-12-09 2005-06-09 Galbraith S. D. Meso-frequency traveling wave electro-kinetic continuous adsorption system
CN103357386A (zh) * 2013-08-01 2013-10-23 国家海洋局第一海洋研究所 一种快速、高效吸附铯的滤芯的制备方法
JP2013253949A (ja) * 2011-10-21 2013-12-19 Kuraray Co Ltd セシウムを吸着する濾材及びその濾材から形成された浄水フィルタ
CN103831090A (zh) * 2014-03-07 2014-06-04 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
CN206783463U (zh) * 2017-04-28 2017-12-22 何雪峰 一种高纯蒸馏水制备装置
JP2018013489A (ja) * 2017-08-30 2018-01-25 国立研究開発法人物質・材料研究機構 濁水中セシウム除去装置および方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050121393A1 (en) * 2003-12-09 2005-06-09 Galbraith S. D. Meso-frequency traveling wave electro-kinetic continuous adsorption system
JP2013253949A (ja) * 2011-10-21 2013-12-19 Kuraray Co Ltd セシウムを吸着する濾材及びその濾材から形成された浄水フィルタ
CN103357386A (zh) * 2013-08-01 2013-10-23 国家海洋局第一海洋研究所 一种快速、高效吸附铯的滤芯的制备方法
CN103831090A (zh) * 2014-03-07 2014-06-04 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
CN206783463U (zh) * 2017-04-28 2017-12-22 何雪峰 一种高纯蒸馏水制备装置
JP2018013489A (ja) * 2017-08-30 2018-01-25 国立研究開発法人物質・材料研究機構 濁水中セシウム除去装置および方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
H.T.KIM: "Ion exchange of stronitum and caesium ions using PAN-4A composite ion exchanger", 《CZECHOSLOVAK JOURNAL OF PHYSICS》 *
王松平等: "无机离子交换剂去除放射性废水中137Cs 的研究进展", 《核安全》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109847726A (zh) * 2019-03-05 2019-06-07 西南科技大学 一种铯吸附富集滤芯的制备方法
CN109847726B (zh) * 2019-03-05 2022-03-25 西南科技大学 一种铯吸附富集滤芯的制备方法
RU199516U1 (ru) * 2020-02-05 2020-09-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Картридж фильтра-контейнера для очистки жидких радиоактивных отходов от радионуклидов цезия
CN112742343A (zh) * 2020-11-13 2021-05-04 烟台大学 亚铁氰化铜镍/蒙脱土复合材料及其制备方法和吸附用途
CN116375060A (zh) * 2023-02-27 2023-07-04 安徽泽升科技有限公司 一种碳酸铯的制备方法
CN116375060B (zh) * 2023-02-27 2024-04-19 安徽泽升科技股份有限公司 一种碳酸铯的制备方法

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