CN113121220A - 一种磷酸盐矿物处理放射性废液的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磷酸盐矿物处理放射性废液的方法,其特征是:以三价镧系元素模拟三价锕系核素,以Th4+模拟四价锕系核素,以LaCl3·7H2O、CeCl3·7H2O、PrCl3·6H2O、NdCl3·6H2O、SmCl3·6H2O、EuCl3·6H2O、GdCl3·6H2O、NH4H2PO4、Th(NO3)4·4H2O、CaCl2、SrCl2·6H2O为原料,利用CePO4·0.667H2O水磷铈石沉淀富集模拟锕系核素,通过固相烧结制备MyThyCe1‑x‑ 2yLnxPO4独居石陶瓷固化体,实现高放废液中锕系核素沉淀富集‑固化的一体化处理,该方法可实现高放废液的高效减容和锕系核素的安全晶格固化处理,使高放废液得到安全处理处置。
Description
技术领域
本发明属于放射性废液的固化处理,涉及一种磷酸盐矿物处理放射性废液的方法。本发明特别适用于含锕系核素的高放废液的安全性处理处置。
背景技术
随着能源需求的增加和环保意识的提高,在资源、经济、安全方面,核能仍作为优选的能源,但产生的放射性废物制约了核能的可持续发展,因此如何安全有效处理处置放射性废物是国内外面临的难题。高放废液(简称HLLW,英文High-level liquid waste)来源于乏燃料后处理PUREX(Plutonium Uranium Redox Extraction)流程中铀钚共去污循环产生的萃取液,包含锕系和裂变核素在内的30多种元素的200多种同位素,它集中了乏燃料中95%以上的放射性。高放废液中的锕系核素具有毒性大、放射性活度高、半衰期长等特点,其处理与处置技术复杂、难度大、费用高,是当前世界各国在高放废物治理研究中的难点和重点。目前,从军工到商用核电站,产生的高放废液一直处于暂存状态,随着核电行业的发展,储存压力日渐增大,高放废液的安全性处理处置迫在眉睫。
为了减少高放废液中放射性废物的长期危害,缩短放射性废物达到环境允许水平的时间,消除公众的担忧,20世纪70年代以来,人们提出了高放废液“分离嬗变”(partitioning and transmutation,P-T)、“分离固化”等处理方法。
“分离嬗变”处理方法是将锕系核素、长寿命裂片核素及活化产物核素从高放废液中分离出来,然后置于核反应装置中将其嬗变成短寿命核素或稳定的非放核素,使废物减容减量,减少高放废物深地质处置的负担和长期风险。分离嬗变技术存在着很多难点,首先是分离,由于“镧系收缩”效应,镧系元素和锕系元素原子半径十分接近,从而化学性质十分相似,完全分离镧系元素和次锕系核素十分困难。目前,主要是使用一些新型含氮杂环类萃取剂(如R-BTP、BTBP等)与复合硅基载体SiO2-P形成的固相萃取剂来分离次锕系与重稀土元素;但是上述萃取剂的合成步骤繁琐,萃取分离过程复杂,萃取剂耐辐照稳定性较差,萃取过程极易造成核素的二次污染,且分离后会产生大量二次废物,增加废物处置体积。嬗变是另外一个技术难题,高放废液中镧系元素含量约为次锕系核素的20倍,镧系元素中子捕获截面更大,更容易吸收中子,导致次锕系核素和长寿命裂变产物的嬗变效率大大降低;并且实现核素的嬗变需要大型的装置,目前已经研发的装置有快堆、热中子堆、强流加速器及加速器驱动的次临界装置,在现有的技术条件下,通过反应堆和加速器实现高放废物嬗变的难度很大。整体来说,高放废液的分离-嬗变是一项难度大、耗资巨大、涉及多学科的系统过程,目前还只是处于开发的初级阶段,距离实际处理高放废液还很远。
“分离固化”处理方法是乏燃料后处理厂以TBP(磷酸三丁酯)等为萃取剂,分离回收高放废液中的铀和钚,再将含有裂变核素、锕系核素的高放废液制备成玻璃固化、陶瓷固化体,进行深地质处置。玻璃固化是将高放废液经过料液进料系统以液态形式直接加入电熔炉或熔融罐,在熔池内进行蒸发、浓缩、干燥、煅烧,并与玻璃料一起熔融制成玻璃固化体。玻璃固化是唯一实现了工程应用的高放废液处理技术,其对组分复杂废物源项的适应性强,目前已经在法国、日本、俄罗斯等国得到实际应用。陶瓷固化是将高放废液和陶瓷基料充分混合均匀后,进行烧结,然后在高温下进行固相反应,最后缓慢冷却得到所需晶相的陶瓷固化体。陶瓷固化体的化学稳定性好,抗辐照能力强,可满足地质处置长期安全性要求。目前,玻璃固化技术还存在着以下问题:(1)高放废物尤其是锕系核素在硅酸盐玻璃中的固溶量小,一般低于4wt.%;磷酸盐玻璃具有熔制温度低、废物包容量高等特点,但其拥有较大的热膨胀系数和强腐蚀性,不利于工程化应用;(2)玻璃属于亚稳相,在高温及潮湿的环境中,玻璃相会腐蚀析晶或碎裂分化,使核素的浸出速率迅速增加,1000年后玻璃固化体便无法满足地质处置要求。陶瓷固化虽然具有长期安全性好的特点,但其对组分复杂的废物源项适应能力差,目前仍处于基础研究阶段。
综上,高放废液中的锕系核素具有毒性大、半衰期长等特点,其安全处理处置已成为制约核工业可持续发展的关键因素之一。高放废液的安全、洁净处理策略主要有分离-嬗变和分离-固化;分离-嬗变的技术难度大、费用高,难以实现工程化应用;分离-固化具有良好的工程应用前景,被认为是高放废液处理处置现实可行的技术路线。固化技术中的玻璃固化对废物源项的适应性强,是唯一实现工程应用的高放废物的处理技术,但玻璃属于亚稳相,包容锕系核素的玻璃固化体难以满足地质处置的长期安全性要求;陶瓷固化制备的固化体具有良好的长期安全性,但对组分复杂废物源项的适应能力差,难以直接安全固化处理高放废液中的锕系核素。
发明内容
本发明旨在克服现有技术中的不足,提供一种磷酸盐矿物处理放射性废液的方法。本发明以三价镧系元素(Ln3+=La3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+)模拟三价锕系核素,以Th4 +模拟四价锕系核素,选用以LaCl3·7H2O、CeCl3·7H2O、PrCl3·6H2O、NdCl3·6H2O、SmCl3·6H2O、EuCl3·6H2O、GdCl3·6H2O、NH4H2PO4、Th(NO3)4·4H2O、CaCl2、SrCl2·6H2O为原料,利用CePO4·0.667H2O水磷铈石沉淀富集模拟锕系核素,通过固相烧结技术制备MyThyCe1-x- 2yLnxPO4(M=Ca/Sr,0≤y≤0.5,0≤x≤1,x和y不能同时为0)独居石陶瓷固化体,实现高放废液中锕系核素沉淀富集-固化的一体化处理,从而提供一种简洁、易行的磷酸盐矿物处理放射性废液的方法。该方法可实现高放废液的高效减容和锕系核素的安全晶格固化处理,使高放废液得到安全处理处置。
本发明的内容是:一种磷酸盐矿物处理放射性废液的方法,其特征之处是步骤为:
a、模拟锕系废液的配制:
以三价镧系元素模拟三价锕系核素,该模拟三价锕系核素选择三价镧系元素离子La3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+(统称为Ln3+)中的一种或者两种以上的混合物;以Th4+模拟四价锕系核素,选择Ca2+或Sr2+作为Th4+掺杂时的电荷补偿离子;配制三价模拟锕系核素废液的原料为LaCl3·7H2O、PrCl3·6H2O、NdCl3·6H2O、SmCl3·6H2O、EuCl3·6H2O、GdCl3·6H2O(统称为LnCl3·nH2O)中的一种或两种以上的混合物和去离子水;配制四价模拟锕系核素废液的原料为Th(NO3)4·4H2O和CaCl2或SrCl2·6H2O和去离子水,其中:Th(NO3)4·4H2O与CaCl2或SrCl2·6H2O的摩尔比为1:1;以去离子水为溶剂,配制成模拟三价、四价锕系核素离子浓度为0mol/L<C(Ln3+)+C(Th4+)≤0.5mol/L的模拟锕系废液;所述Ln3+为三价镧系元素离子La3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+的统称;
b、水磷铈石固溶体溶液的配制:
设计包容三价、四价模拟锕系核素的水磷铈石固溶体配方为MyThyCe1-x-2yLnxPO4·0.667H2O,式中:M=Ca或Sr,0≤y≤0.5,0≤x≤1,x和y不能同时为0;在所述模拟锕系核素废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制摩尔比0≤Th(NO3)4·4H2O:[Th(NO3)4·4H2O+CaCl2或SrCl2·6H2O+CeCl3·7H2O+LnCl3·nH2O]≤0.5、摩尔比0≤LnCl3·nH2O:[Th(NO3)4·4H2O+CaCl2或SrCl2·6H2O+CeCl3·7H2O+LnCl3·nH2O]≤1、摩尔比NH4H2PO4:[CeCl3·7H2O+LnCl3·nH2O+Th(NO3)4·4H2O+CaCl2/SrCl2·6H2O]=(1.01-1.1):1,其中,Th(NO3)4·4H2O与LnCl3·nH2O的原料摩尔数不能同时为0;并且溶液中离子总摩尔浓度C为0.001mol/L≤C(Ce3+)+C(Th4+)+C(Ca2+或Sr2+)+C(Ln3+)≤0.5mol/L,得到水磷铈石固溶体溶液;
c、水磷铈石沉淀富集模拟锕系核素的工艺:
在温度为30-200℃、pH值为0.3-11的条件下,将水磷铈石固溶体溶液(沉淀)反应大于1小时,得到水磷铈石固溶体沉淀的模拟废液;
d、水磷铈石固溶体沉淀的分离:
将水磷铈石固溶体沉淀的模拟废液静置7天,采用重力降沉的方法将固液分离,采用倾捯或抽滤的方法将溶液移出,获得MyThyCe1-x-2yLnxPO4·0.667H2O水磷铈石固溶体沉淀;
e、烘干水磷铈石固溶体沉淀:
将水磷铈石固溶体沉淀在温度50-90℃的(恒温)烘箱中保温12-20小时,得到烘干后的水磷铈石固溶体粉体;
f、造粒、成型、排胶:
以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,在烘干后的水磷铈石固溶体粉体中加入其质量(即烘干后的水磷铈石固溶体粉体质量)的7%-9%的聚乙烯醇(简称PVA)溶胶进行造粒,再将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用150-220MPa的压力冷等静压成型,得到成型坯体;再将成型坯体在800-1000℃温度下热处理120-360分钟,坯体排胶,得到热处理后的坯体;
所述聚乙烯醇(简称PVA)溶胶是聚乙烯醇的质量百分比浓度为10%~15%的聚乙烯醇(简称PVA)溶胶;
g、固相烧结制备独居石陶瓷固化体:
热处理后的坯体在马弗炉中经温度1400-1500℃条件下烧结240-480分钟,获得烧结良好、相对密度在85-95%、性能优异的MyThyCe1-x-2yLnxPO4独居石陶瓷固化体。
本发明的内容中:步骤c所述水磷铈石沉淀富集模拟锕系核素的工艺是:在温度为30-90℃、pH值为1-5的条件下,将水磷铈石固溶体溶液(沉淀)反应4-7天,得到水磷铈石固溶体沉淀的模拟废液。
本发明的内容中,步骤d所述水磷铈石固溶体沉淀的分离方法还可以是:采用HERMLE(德国贺默)离心机,在10000-13500转/分钟的转速下分离出模拟废液中的MyThyCe1-x-2yLnxPO4·0.667H2O水磷铈石固溶体沉淀。
本发明的内容中:步骤g所述固相烧结制备独居石陶瓷固化体的方法还可以是:热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在温度1150-1250℃、压力20-50MPa下烧结30-240分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的MyThyCe1-x-2yLnxPO4独居石陶瓷固化体。
本发明的内容中:步骤f所述聚乙烯醇溶胶的配制方法是:
配料:按聚乙烯醇10-15%、甘油6-8%、无水乙醇2-4%、蒸馏水75-80%的重量百分比取聚乙烯醇、甘油、无水乙醇和蒸馏水;
配制聚乙烯醇溶胶:将蒸馏水倒入容器中,加热到90-95℃;然后在不断搅拌下,加入聚乙烯醇;待聚乙烯醇逐渐溶解后,向容器中加入甘油,5-10分钟后加入无水乙醇;最后在90-95℃下搅拌3个小时,即得到重量百分比浓度为10-15%的聚乙烯醇溶胶。
本发明的内容中:所述聚乙烯醇是聚合度在1700-2400,醇解度为87%~99%的聚乙烯醇。
本发明的内容中:所述磷酸盐矿物处理放射性废液的方法中,所述步骤a、步骤b、步骤d和步骤可以替换为:
a、模拟锕系废液的配制:
以三价镧系元素模拟三价锕系核素,该模拟三价锕系核素选择三价镧系元素离子La3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+(统称为Ln3+)中的一种或者两种以上的混合物;配制三价模拟锕系核素废液的原料为LaCl3·7H2O、PrCl3·6H2O、NdCl3·6H2O、SmCl3·6H2O、EuCl3·6H2O、GdCl3·6H2O(统称为LnCl3·nH2O)中的一种或两种以上的混合物和去离子水,以去离子水为溶剂,通过在水热反应釜中将原料混合,配制成模拟三价锕系核素离子浓度为0.001mol/L-0.5mol/L的模拟锕系废液;所述Ln3+为三价镧系元素离子La3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+的统称;
b、水磷铈石固溶体溶液的配制:
设计包容三价模拟锕系核素的水磷铈石固溶体配方:Ce3+ 1-xLn3+ xPO4·0.667H2O,式中:0<x≤1,Ln3+可以为La3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+中的任一种或两种以上的混合物;在所述模拟锕系废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制摩尔比0<LnCl3·nH2O:[CeCl3·7H2O+LnCl3·nH2O]≤1、摩尔比NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LnCl3·nH2O)=(1.04-1.05):1、Ce3+和Ln3+的离子摩尔浓度C为0.001mol/L≤C(Ce3+)+C(Ln3+)≤0.5mol/L;
d、水磷铈石固溶体沉淀的分离:
将水磷铈石固溶体沉淀的模拟废液静置7天,采用重力降沉的方法将固液分离,采用倾捯或抽滤的方法将溶液移出,获得Ce1-xLnxPO4·0.667H2O水磷铈石固溶体沉淀;
g、固相烧结制备独居石陶瓷固化体:
热处理后的坯体在马弗炉中经温度1400-1500℃条件下烧结240-480分钟,获得烧结良好、相对密度在85-95%、性能优异的独居石陶瓷固化体。
该磷酸盐矿物处理放射性废液的方法中,所述步骤d和步骤g还可以替换为:
d、水磷铈石固溶体沉淀的分离:
采用HERMLE(德国贺默)离心机,在10000-13500转/分钟的转速下分离废液中的Ce1-xLnxPO4·0.667H2O水磷铈石固溶体沉淀;
g、固相烧结制备独居石陶瓷固化体:
热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在温度1150-1250℃、压力20-50MPa下烧结30-240分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的独居石陶瓷固化体。
本发明的内容中:所述磷酸盐矿物处理放射性废液的方法中,所述步骤a、步骤b、步骤d和步骤g还可以替换为:
a、模拟锕系废液的配制:
以Th4+模拟四价锕系核素,选择Ca2+或Sr2+作为Th4+掺杂时的电荷补偿离子;配制四价模拟锕系核素废液的原料为Th(NO3)4·4H2O和CaCl2或SrCl2·6H2O和去离子水,其中:Th(NO3)4·4H2O与CaCl2或SrCl2·6H2O的摩尔比为1:1;以去离子水为溶剂,配制成模拟四价锕系核素离子浓度为0.0005mol/L-0.25mol/L的模拟锕系废液;
b、水磷铈石固溶体溶液的配制:
设计包容四价模拟锕系核素的水磷铈石固溶体配方为MyThyCe1-2yPO4·0.667H2O,式中:M=Ca或Sr,0<y≤0.5;在所述模拟四价锕系核素废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制摩尔比0<Th(NO3)4·4H2O:[Th(NO3)4·4H2O+CaCl2或SrCl2·6H2O+CeCl3·7H2O]≤0.5、摩尔比NH4H2PO4:[CeCl3·7H2O+Th(NO3)4·4H2O+CaCl2或SrCl2·6H2O]=(1.01-1.1):1、Ce3+和Th4+的离子总摩尔浓度C为0.001mol/L≤C(Ce3+)+C(Th4+)+C(Ca2+/Sr2+)≤0.5mol/L;
d、水磷铈石固溶体沉淀的分离:
将水磷铈石固溶体沉淀的模拟废液静置7天,采用重力降沉的方法将固液分离,采用倾捯或抽滤的方法将溶液移出,获得MyThyCe1-2yPO4·0.667H2O水磷铈石固溶体沉淀;
g、固相烧结制备独居石陶瓷固化体:
热处理后的坯体在马弗炉中经温度1400-1500℃条件下烧结240-480分钟,获得烧结良好、相对密度在85-95%、性能优异的独居石陶瓷固化体。
该磷酸盐矿物处理放射性废液的方法,所述步骤d和步骤g还可以替换为:
d、水磷铈石固溶体沉淀的分离:
采用HERMLE(德国贺默)离心机,在10000-13500转/分钟的转速下分离废液中的MyThyCe1-2yPO4·0.667H2O水磷铈石固溶体沉淀;
g、固相烧结制备独居石陶瓷固化体:
热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在温度1150-1250℃、压力20-50MPa下烧结30-240分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的独居石陶瓷固化体。
与现有技术相比,本发明具有下列特点和有益效果:
(1)高放废液中含有144Ce裂变核素,且CePO4·0.667H2O水磷铈石具有化学稳定性,易在酸性、中性、碱性溶液制备的特点;CePO4·0.667H2O水磷铈石有较低的结构对称性和优异的结构灵活性;根据矿物学上类质同象原理,与Ce离子半径相近的三价、四价锕系核素较容易进入水磷铈石的Ce位,从而使得水磷铈石具有很大载荷锕系核素的能力;
水磷铈石是化学沉淀法制备铈独居石的前驱体,当温度高于800℃时,水磷铈石会转变成单斜结构的铈独居石。采用水磷铈石沉淀富集高放废液中的锕系核素,更加有利于独居石陶瓷固化锕系核素,可有效减少高放废液的体积,从而使陶瓷固化高放废液中锕系核素的工艺简洁、易行,实现锕系核素在独居石陶瓷固化体中的完全晶格固化,提高锕系核素在深地质处置中的长期安全性;
(2)采用本发明,以LaCl3·7H2O、PrCl3·6H2O、NdCl3·6H2O、SmCl3·6H2O、EuCl3·6H2O、GdCl3·6H2O、Th(NO3)4·4H2O、CaCl2、SrCl2·6H2O、CeCl3·7H2O、NH4H2PO4为原料,在温度为30-200℃、pH值为0.3-11、时间为1-336小时条件下,制备MyThyCe1-x-2yLnxPO4·0.667H2O(M=Ca、Sr,0≤y≤0.5,0≤x≤1,x和y不能同时为0)水磷铈石固溶体沉淀,获得废液中模拟锕系核素去除效率在82-99.9%的沉淀富集工艺技术;将获得的水磷铈石固溶体粉体,经烘干、造粒、成型后,在马弗炉中经1400-1550℃条件下烧结240-480分钟,获得烧结良好、性能优异的独居石陶瓷固化体;或者在真空热压烧结炉中在1150-1250℃、20-50MPa下烧结30-240分钟,获得烧结良好、性能优异的MyThyCe1-x-2yLnxPO4独居石陶瓷固化体;
(3)针对高放废液的安全处理处置,本发明提出了沉淀富集(分离)-固化一体化的处理方法,选用CePO4·0.667H2O水磷铈石为锕系核素的沉淀富集分离材料,通过化学沉淀法将高放废液中的锕系核素分离并富集于水磷铈石晶格中,再经固相烧结技术获得性能优异的独居石陶瓷固化体;采用本发明,锕系核素分离效率高、可有效实现高放废液减容,实现锕系核素在陶瓷固化体中的完全晶格固化,提高锕系核素在地质处置中的长期安全性,降低放射性废液的处理难度;无需复杂的设备链,合成条件范围广、工艺过程简单,可连续无间断作业,有利于实现工业化;本发明用在高放废液中,锕系核素被富集分离后,剩余的废液可用玻璃固化技术处理,实现高放废液的安全处理处置;
(5)采用本发明,工程化应用后会极大地简化高放废物中锕系元素的处理工艺流程,大大降低处理处置成本,实用性强。
具体实施方式
下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明,但不能理解为是对本发明保护范围的限制,该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。
实施例1:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.01:1(摩尔比)、Ce3+和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.001mol/L;在60℃温度、pH值为0.3、时间为4天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为80%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量(即烘干后的水磷铈石固溶体粉体质量,后同)的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为94%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例2:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.001mol/L;在60℃温度、pH值为0.3、时间为4天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为84%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量(即烘干后的水磷铈石固溶体粉体质量,后同)的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为94%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例3:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.1:1(摩尔比)、Ce3 +和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.001mol/L;在60℃温度、pH值为0.3、时间为4天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为84%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量(即烘干后的水磷铈石固溶体粉体质量,后同)的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为94%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例4:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.001mol/L;在60℃温度、pH值为0.3、时间为4天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为84%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量(即烘干后的水磷铈石固溶体粉体质量,后同)的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在1000℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为94%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例5:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.001mol/L;在60℃温度、pH值为0.3、时间为4天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为84%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量(即烘干后的水磷铈石固溶体粉体质量,后同)的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1400℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为89%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1200℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过99%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例5:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.001mol/L;在60℃温度、pH值为0.3、时间为4天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为84%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量(即烘干后的水磷铈石固溶体粉体质量,后同)的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1450℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为92%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1250℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过99%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例6:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.001mol/L;在60℃温度、pH值为0.3、时间为4天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为84%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量(即烘干后的水磷铈石固溶体粉体质量,后同)的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在1000℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1450℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为92%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1250℃、40MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过99%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例7:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.001mol/L;在60℃温度、pH值为0.3、时间为4天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为84%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量(即烘干后的水磷铈石固溶体粉体质量,后同)的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在900℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1450℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为92%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1250℃、50MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过99%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例8:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.02mol/L;在60℃温度、pH值为0.3、时间为4天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为83%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为94%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例9:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.5mol/L;在60℃温度、pH值为0.3、时间为4天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为80%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为94%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例10:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.01mol/L;在90℃温度、pH值为0.3、时间为4天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为85%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为94%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例11:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.01mol/L;在120℃温度、pH值为0.3、时间为4天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为85%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为94%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例12:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.01mol/L;在150℃温度、pH值为0.3、时间为4天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为85%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为94%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例13:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3 +和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.01mol/L;在200℃温度、pH值为0.3、时间为4天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为85%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为94%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例14:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.01mol/L;在90℃温度、pH值为1、时间为4天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为92%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为94%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例15:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.01mol/L;在90℃温度、pH值为3、时间为4天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为98%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为94%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例16:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.01mol/L;在90℃温度、pH值为5、时间为4天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为99%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为94%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例17:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.01mol/L;在90℃温度、pH值为7、时间为4天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为99%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为94%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例18:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.01mol/L;在90℃温度、pH值为9、时间为4天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为99%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为94%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例19:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.01mol/L;在90℃温度、pH值为11、时间为4天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为99%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为94%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例20:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.01mol/L;在90℃温度、pH值为3、时间为2小时条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为95%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为94%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例21:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.01mol/L;在90℃温度、pH值为3、时间为7天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为99%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为94%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例22:
以La3+来模拟三价锕系核素,以LaCl3·7H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(La3+)废液,设计配方为Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LaCl3·7H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LaCl3·7H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和La3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(La3+)=0.01mol/L;在90℃温度、pH值为3、时间为14天条件下,制备Ce1-xLaxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为99%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为94%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xLaxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例23:
以Nd3+来模拟三价锕系核素,以NdCl3·6H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(Nd3+)废液,设计配方为Ce1-xNdxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<NdCl3·6H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+NdCl3·6H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和Nd3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(Nd3+)=0.01mol/L;在90℃温度、pH值为3、时间为4天条件下,制备Ce1-xNdxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为99%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为95%、性能优异的Ce1-xNdxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xNdxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例24:
以Pr3+来模拟三价锕系核素,以PrCl3·6H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(Pr3+)废液,设计配方为Ce1-xPrxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<PrCl3·6H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+PrCl3·6H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和Pr3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(Pr3+)=0.01mol/L;在90℃温度、pH值为3、时间为4天条件下,制备Ce1-xPrxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为99%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为95%、性能优异的Ce1-xNdxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xNdxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例25:
以Sm3+来模拟三价锕系核素,以SmCl3·6H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(Pr3+)废液,设计配方为Ce1-xSmxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<SmCl3·6H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+SmCl3·6H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和Sm3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(Sm3+)=0.01mol/L;在90℃温度、pH值为3、时间为4天条件下,制备Ce1-xSmxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为99%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为94%、性能优异的Ce1-xNdxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xNdxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例26:
以Eu3+来模拟三价锕系核素,以EuCl3·6H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(Eu3+)废液,设计配方为Ce1-xEuxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<EuCl3·6H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+EuCl3·6H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和Eu3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(Eu3+)=0.01mol/L;在90℃温度、pH值为3、时间为4天条件下,制备Ce1-xEuxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为99%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为95%、性能优异的Ce1-xNdxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xNdxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例27:
以Gd3+来模拟三价锕系核素,以GdCl3·6H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素(Gd3+)废液,设计配方为Ce1-xGdxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<GdCl3·6H2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+GdCl3·6H2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和Gd3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(Gd3+)=0.01mol/L;在90℃温度、pH值为3、时间为4天条件下,制备Ce1-xGdxPO4·0.667H2O(0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为99%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为95%、性能优异的Ce1-xNdxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xNdxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例28:
以三价镧系元素(Ln3+=La3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+)模拟三价锕系核素,采用LaCl3·7H2O、PrCl3·6H2O、NdCl3·6H2O、SmCl3·6H2O、EuCl3·6H2O、GdCl3·6H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价锕系核素废液,设计配方为Ce1- xLnxPO4·0.667H2O(Ln3+=La3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+,0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<LnCl3·nH2O:CeCl3·7H2O≤1(摩尔比)、NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LnCl3·nH2O)=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和Ln3+的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(Ln3+)=0.01mol/L;在90℃温度、pH值为3、时间为4天条件下,制备Ce1- xLnxPO4·0.667H2O(Ln3+=La3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+,0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为99%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为95%、性能优异的Ce1-xLnxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的Ce1-xLnxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例29:
以Th4+模拟四价锕系核素,采用Th(NO3)4·4H2O、CaCl2为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟四价锕系核素废液,设计配方为CayThyCe1-2yPO4·0.667H2O(0<y≤0.5)。水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<[Th(NO3)4·4H2O+CaCl2]:CeCl3·7H2O≤0.5(摩尔比)、NH4H2PO4:[CeCl3·7H2O+Th(NO3)4·4H2O+CaCl2]=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和Th4+的离子总摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(Th4 +)+C(Ca2+)=0.01mol/L;在90℃温度、pH值为3、时间为4天条件下,制备CayThyCe1-2yPO4·0.667H2O(0<y≤0.5)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为98%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为95%、性能优异的CayThyCe1-2yPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的CayThyCe1-2yPO4独居石陶瓷固化体。
实施例30:
以Th4+模拟四价锕系核素,采用Th(NO3)4·4H2O、SrCl2·6H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟四价锕系核素废液,设计配方为SryThyCe1-2yPO4·0.667H2O(0<y≤0.5)。水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<[Th(NO3)4·4H2O+SrCl2·6H2O]:CeCl3·7H2O≤0.5(摩尔比)、NH4H2PO4:[CeCl3·7H2O+Th(NO3)4·4H2O+SrCl2·6H2O]=1.05:1(摩尔比)、Ce3+和Th4+的离子总摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(Th4+)+C(Sr2+)=0.01mol/L;在90℃温度、pH值为3、时间为4天条件下,制备SryThyCe1-2yPO4·0.667H2O(0<y≤0.5)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为98%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为95%、性能优异的SryThyCe1-2yPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的SryThyCe1-2yPO4独居石陶瓷固化体。
实施例31:
以三价镧系元素(Ln3+=La3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+)模拟三价锕系核素,以Th4+模拟四价锕系核素,采用LaCl3·7H2O、PrCl3·6H2O、NdCl3·6H2O、SmCl3·6H2O、EuCl3·6H2O、GdCl3·6H2O、Th(NO3)4·4H2O、CaCl2为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价、四价锕系核素废液,设计配方为CayThyCe1-x-2yLnxPO4(0<y≤0.5,0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<Th(NO3)4·4H2O:[Th(NO3)4·4H2O+CaCl2+CeCl3·7H2O+LnCl3·nH2O]≤0.5(摩尔比)、0<LnCl3·nH2O:[Th(NO3)4·4H2O+CaCl2+CeCl3·7H2O+LnCl3·nH2O]≤1(摩尔比)、溶液种的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(Ln3+)+C(Th4+)+C(Ca2+)=0.01mol/L;在90℃温度、pH值为3、时间为4天条件下,制备CayThyCe1-x-2yLnxPO4(0<y≤0.5,0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为99%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为95%、性能优异的CayThyCe1-x-2yLnxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的CayThyCe1-x-2yLnxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例32:
以三价镧系元素(Ln3+=La3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+)模拟三价锕系核素,以Th4+模拟四价锕系核素,采用LaCl3·7H2O、PrCl3·6H2O、NdCl3·6H2O、SmCl3·6H2O、EuCl3·6H2O、GdCl3·6H2O、Th(NO3)4·4H2O、SrCl2·6H2O为原料,通过在水热反应釜中加入适量的水,配制200ml模拟三价、四价锕系核素废液,设计配方为SryThyCe1-x-2yLnxPO4(0<y≤0.5,0<x≤1)水磷铈石固溶体配方,通过在模拟废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制0<Th(NO3)4·4H2O:[Th(NO3)4·4H2O+SrCl2·6H2O+CeCl3·7H2O+LnCl3·nH2O]≤0.5(摩尔比)、0<LnCl3·nH2O:[Th(NO3)4·4H2O+SrCl2·6H2O+CeCl3·7H2O+LnCl3·nH2O]≤1(摩尔比)、溶液种的离子摩尔浓度(C)为C(Ce3+)+C(Ln3+)+C(Th4+)+C(Sr2+)=0.01mol/L;在90℃温度、pH值为3、时间为4天条件下,制备SryThyCe1-x-2yLnxPO4(0<y≤0.5,0<x≤1)水磷铈石固溶体沉淀,模拟三价锕系核素在废液中的去除率为99%。将获得的水磷铈石固溶体沉淀在恒温烘箱中以温度60℃、保温时间20小时,烘干。以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,通过加入其质量的8%的聚乙烯醇(PVA)溶胶(PVA的浓度为10%-15%)进行造粒。将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用200MPa的压力冷等静压成型。成型坯体在800℃热处理360分钟,坯体排胶。将热处理后的坯体在马弗炉中经1500℃条件下烧结480分钟,获得烧结良好、相对密度约为95%、性能优异的SryThyCe1-x-2yLnxPO4独居石陶瓷固化体;热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在1150℃、30MPa下烧结120分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的SryThyCe1-x-2yLnxPO4独居石陶瓷固化体。
实施例33:
一种磷酸盐矿物处理放射性废液的方法,步骤为:
a、模拟锕系废液的配制:
以三价镧系元素模拟三价锕系核素,该模拟三价锕系核素选择三价镧系元素离子La3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+中的一种或者两种以上的混合物;以Th4+模拟四价锕系核素,选择Ca2+或Sr2+作为Th4+掺杂时的电荷补偿离子;配制三价模拟锕系核素废液的原料为LaCl3·7H2O、PrCl3·6H2O、NdCl3·6H2O、SmCl3·6H2O、EuCl3·6H2O、GdCl3·6H2O(统称为LnCl3·nH2O)中的一种或两种以上的混合物和去离子水;配制四价模拟锕系核素废液的原料为Th(NO3)4·4H2O和CaCl2或SrCl2·6H2O和去离子水,其中:Th(NO3)4·4H2O与CaCl2或SrCl2·6H2O的摩尔比为1:1;去离子水为溶剂,配制成模拟三价、四价锕系核素离子浓度为C(Ln3+)+C(Th4+)为0.375mol/L的模拟锕系废液;所述Ln3+为三价镧系元素离子La3+、Pr3+、Nd3 +、Sm3+、Eu3+、Gd3+的统称;
b、水磷铈石固溶体溶液的配制:
设计包容三价、四价模拟锕系核素的水磷铈石固溶体配方为MyThyCe1-x-2yLnxPO4·0.667H2O,式中:M=Ca或Sr,y=0.25,x=0.5;在所述模拟锕系核素废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制摩尔比Th(NO3)4·4H2O:[Th(NO3)4·4H2O+CaCl2或SrCl2·6H2O+CeCl3·7H2O+LnCl3·nH2O]=0.25、摩尔比LnCl3nH2O:[Th(NO3)4·4H2O+CaCl2或SrCl2·6H2O+CeCl3·7H2O+LnCl3·nH2O]=0.5、摩尔比NH4H2PO4:[CeCl3·7H2O+LnCl3·nH2O+Th(NO3)4·4H2O+CaCl2/SrCl2·6H2O]=1.05:1;并且溶液中离子总摩尔浓度C为C(Ce3+)+C(Th4+)+C(Ca2 +或Sr2+)+C(Ln3+)=0.5mol/L,得到水磷铈石固溶体溶液;
c、水磷铈石沉淀富集模拟锕系核素的工艺:
在温度为120℃、pH值为3的条件下,将水磷铈石固溶体溶液(沉淀)反应6天,得到水磷铈石固溶体沉淀的模拟废液;
d、水磷铈石固溶体沉淀的分离:
将水磷铈石固溶体沉淀的模拟废液静置7天,重力降沉将固液分离,采用倾捯或抽滤的方法将溶液移出,获得M0.25Th0.25Ln0.5PO4·0.667H2O水磷铈石固溶体沉淀;
e、烘干水磷铈石固溶体沉淀:
将水磷铈石固溶体沉淀在温度70℃的(恒温)烘箱中保温16小时,得到烘干后的水磷铈石固溶体粉体;
f、造粒、成型、排胶:
以烘干后的水磷铈石固溶体粉体为原料,在烘干后的水磷铈石固溶体粉体中加入其质量(即烘干后的水磷铈石固溶体粉体质量)的8%的聚乙烯醇溶胶进行造粒,再将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用190MPa的压力冷等静压成型,得到成型坯体;再将成型坯体在800℃温度下热处理240分钟,坯体排胶,得到热处理后的坯体;所述聚乙烯醇(简称PVA)溶胶是聚乙烯醇的质量百分比浓度为13%的聚乙烯醇溶胶;
g、固相烧结制备独居石陶瓷固化体:
热处理后的坯体在马弗炉中经温度1450℃下烧结360分钟,获得烧结良好、相对密度在90%、性能优异的M0.25Th0.25Ln0.5PO4独居石陶瓷固化体。
实施例34:
一种磷酸盐矿物处理放射性废液的方法,步骤d所述水磷铈石固溶体沉淀的分离方法是:采用HERMLE(德国贺默)离心机,在11700转/分钟的转速下分离出模拟废液中的MyThyCe1-x-2yLnxPO4·0.667H2O水磷铈石固溶体沉淀;其它同实施例33,省略。
实施例35:
一种磷酸盐矿物处理放射性废液的方法,步骤g所述固相烧结制备独居石陶瓷固化体的方法是:热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在温度1200℃、压力30MPa下烧结140分钟,获得烧结良好、相对密度超过98%、性能优异的MyThyCe1-x-2yLnxPO4独居石陶瓷固化体;其它同实施例33,省略。
实施例36:
一种磷酸盐矿物处理放射性废液的方法,所述步骤a、步骤b、步骤d和步骤g替换为:
a、模拟锕系废液的配制:
以三价镧系元素模拟三价锕系核素,该模拟三价锕系核素选择三价镧系元素离子La3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+中的一种或者两种以上的混合物;配制三价模拟锕系核素废液的原料为LaCl3·7H2O、PrCl3·6H2O、NdCl3·6H2O、SmCl3·6H2O、EuCl3·6H2O、GdCl3·6H2O(统称为LnCl3·nH2O)中的一种或两种以上的混合物和去离子水,以去离子水为溶剂,通过在水热反应釜中将原料混合,配制成模拟三价锕系核素离子浓度为0.25mol/L的模拟锕系废液;所述Ln3+为三价镧系元素离子La3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+的统称;
b、水磷铈石固溶体溶液的配制:
设计包容三价模拟锕系核素的水磷铈石固溶体配方:Ce3+ 1-xLn3+ xPO4·0.667H2O,式中:x=0.5,Ln3+可以为La3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+中的任一种或两种以上的混合物;在所述模拟锕系废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制摩尔比LnCl3·nH2O:[CeCl3·7H2O+LnCl3·nH2O]=0.5、摩尔比NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LnCl3·nH2O)=1.05:1、Ce3+和Ln3+的离子摩尔浓度C为C(Ce3+)+C(Ln3+)为0.5mol/L;
d、水磷铈石固溶体沉淀的分离:
将水磷铈石固溶体沉淀的模拟废液静置7天,采用重力降沉的方法将固液分离,采用倾捯或抽滤的方法将溶液移出,获得Ce0.5Ln0.5PO4·0.667H2O水磷铈石固溶体沉淀;
g、固相烧结制备独居石陶瓷固化体:
热处理后的坯体在马弗炉中经温度1450℃条件下烧结360分钟,获得烧结良好、相对密度91%、性能优异的独居石陶瓷固化体;
其它同实施例33,省略。
实施例37:
一种磷酸盐矿物处理放射性废液的方法,所述步骤a、步骤b、步骤d和步骤g替换为:
a、模拟锕系废液的配制:
以Th4+模拟四价锕系核素,选择Ca2+或Sr2+作为Th4+掺杂时的电荷补偿离子;配制四价模拟锕系核素废液的原料为Th(NO3)4·4H2O和CaCl2或SrCl2·6H2O和去离子水,其中:Th(NO3)4·4H2O与CaCl2或SrCl2·6H2O的摩尔比为1:1;以去离子水为溶剂,配制成模拟四价锕系核素离子浓度为0.125mol/L的模拟锕系废液;
b、水磷铈石固溶体溶液的配制:
设计包容四价模拟锕系核素的水磷铈石固溶体配方为MyThyCe1-2yPO4·0.667H2O,式中:M=Ca或Sr,y为0.25;在所述模拟四价锕系核素废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制摩尔比Th(NO3)4·4H2O:[Th(NO3)4·4H2O+CaCl2或SrCl2·6H2O+CeCl3·7H2O]为0.25、摩尔比NH4H2PO4:[CeCl3·7H2O+Th(NO3)4·4H2O+CaCl2或SrCl2·6H2O]为1.05:1、Ce3+和Th4+的离子总摩尔浓度C为C(Ce3+)+C(Th4+)+C(Ca2+/Sr2+)=0.5mol/L;
d、水磷铈石固溶体沉淀的分离:
将水磷铈石固溶体沉淀的模拟废液静置7天,采用重力降沉的方法将固液分离,采用倾捯或抽滤的方法将溶液移出,获得M0.25Th0.25Ce0.5PO4·0.667H2O水磷铈石固溶体沉淀;
g、固相烧结制备独居石陶瓷固化体:
热处理后的坯体在马弗炉中经温度1450℃条件下烧结360分钟,获得烧结良好、相对密度在92%、性能优异的独居石陶瓷固化体;
其它同实施例33,省略。
上述实施例中:步骤f所述聚乙烯醇溶胶的配制方法是:
配料:按聚乙烯醇10-15%、甘油6-8%、无水乙醇2-4%、蒸馏水75-80%的重量百分比取聚乙烯醇、甘油、无水乙醇和蒸馏水;
配制聚乙烯醇溶胶:将蒸馏水倒入容器中,加热到90-95℃;然后在不断搅拌下,加入聚乙烯醇;待聚乙烯醇逐渐溶解后,向容器中加入甘油,5-10分钟后加入无水乙醇;最后在90-95℃下搅拌3个小时,即得到重量百分比浓度为10-15%的聚乙烯醇溶胶;
所述聚乙烯醇是聚合度在1700-2400,醇解度为87%~99%的聚乙烯醇。
上述实施例中:所采用的各原料均为市售产品。
上述实施例中:所采用的百分比例中,未特别注明的,均为质量(重量)百分比例或本领域技术人员公知的百分比例;所述质量(重量)份可以均是克或千克。
上述实施例中:各步骤中的工艺参数(温度、时间、浓度等)和各组分用量数值等为范围的,任一点均可适用。
本发明内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术。
本发明不限于上述实施例,本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。
Claims (10)
1.一种磷酸盐矿物处理放射性废液的方法,其特征是步骤为:
a、模拟锕系废液的配制:
以三价镧系元素模拟三价锕系核素,该模拟三价锕系核素选择三价镧系元素离子La3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+中的一种或者两种以上的混合物;以Th4+模拟四价锕系核素;配制三价模拟锕系核素废液的原料为LaCl3·7H2O、PrCl3·6H2O、NdCl3·6H2O、SmCl3·6H2O、EuCl3·6H2O、GdCl3·6H2O中的一种或两种以上的混合物和去离子水;配制四价模拟锕系核素废液的原料为Th(NO3)4·4H2O和CaCl2或SrCl2·6H2O和去离子水,其中:Th(NO3)4·4H2O与CaCl2或SrCl2·6H2O的摩尔比为1:1;以去离子水为溶剂,配制成模拟三价、四价锕系核素离子浓度为0mol/L<C(Ln3+)+C(Th4+)≤0.5mol/L的模拟锕系废液;
所述Ln3+为三价镧系元素离子La3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+的统称;
b、水磷铈石固溶体溶液的配制:
设计包容三价、四价模拟锕系核素的水磷铈石固溶体配方为MyThyCe1-x-2yLnxPO4·0.667H2O,式中:M=Ca或Sr,0≤y≤0.5,0≤x≤1,x和y不能同时为0;在所述模拟锕系核素废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制摩尔比0≤Th(NO3)4·4H2O:[Th(NO3)4·4H2O+CaCl2或SrCl2·6H2O+CeCl3·7H2O+LnCl3·nH2O]≤0.5、摩尔比0≤LnCl3·nH2O:[Th(NO3)4·4H2O+CaCl2或SrCl2·6H2O+CeCl3·7H2O+LnCl3·nH2O]≤1、摩尔比NH4H2PO4:[CeCl3·7H2O+LnCl3·nH2O+Th(NO3)4·4H2O+CaCl2/SrCl2·6H2O]=(1.01-1.1):1,其中,Th(NO3)4·4H2O与LnCl3·nH2O的原料摩尔数不能同时为0;并且溶液中离子总摩尔浓度C为0.001mol/L≤C(Ce3+)+C(Th4+)+C(Ca2+或Sr2+)+C(Ln3+)≤0.5mol/L,得到水磷铈石固溶体溶液;
c、水磷铈石沉淀富集模拟锕系核素的工艺:
在温度为30-200℃、pH值为0.3-11的条件下,将水磷铈石固溶体溶液反应大于1小时,得到水磷铈石固溶体沉淀的模拟废液;
d、水磷铈石固溶体沉淀的分离:
将水磷铈石固溶体沉淀的模拟废液静置7天,采用倾捯或抽滤的方法将溶液移出,获得MyThyCe1-x-2yLnxPO4·0.667H2O水磷铈石固溶体沉淀;
e、烘干水磷铈石固溶体沉淀:
将水磷铈石固溶体沉淀在温度50-90℃的烘箱中保温12-20小时,得到烘干后的水磷铈石固溶体粉体;
f、造粒、成型、排胶:
在烘干后的水磷铈石固溶体粉体中加入其质量的7%-9%的聚乙烯醇溶胶进行造粒,再将造粒后的粉料装入钢模具中,在液压机上用40MPa的压力压制成型,然后用150-220MPa的压力冷等静压成型,得到成型坯体;再将成型坯体在800-1000℃温度下热处理120-360分钟,坯体排胶,得到热处理后的坯体;
所述聚乙烯醇溶胶是聚乙烯醇的质量百分比浓度为10%~15%的聚乙烯醇溶胶;
g、固相烧结制备独居石陶瓷固化体:
热处理后的坯体在马弗炉中经温度1400-1500℃条件下烧结240-480分钟,获得MyThyCe1-x-2yLnxPO4独居石陶瓷固化体。
2.按权利要求1所述磷酸盐矿物处理放射性废液的方法,其特征是:步骤c所述水磷铈石沉淀富集模拟锕系核素的工艺是:在温度为30-90℃、pH值为1-5的条件下,将水磷铈石固溶体溶液反应4-7天,得到水磷铈石固溶体沉淀的模拟废液。
3.按权利要求1或2所述磷酸盐矿物处理放射性废液的方法,其特征是:步骤d所述水磷铈石固溶体沉淀的分离方法是:采用离心机,在10000-13500转/分钟的转速下分离出模拟废液中的MyThyCe1-x-2yLnxPO4·0.667H2O水磷铈石固溶体沉淀。
4.按权利要求1或2所述磷酸盐矿物处理放射性废液的方法,其特征是:步骤g所述固相烧结制备独居石陶瓷固化体的方法是:热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在温度1150-1250℃、压力20-50MPa下烧结30-240分钟,获得MyThyCe1-x-2yLnxPO4独居石陶瓷固化体。
5.按权利要求1或2所述磷酸盐矿物处理放射性废液的方法,步骤f所述聚乙烯醇溶胶的配制方法是:
配料:按聚乙烯醇10-15%、甘油6-8%、无水乙醇2-4%、蒸馏水75-80%的重量百分比取聚乙烯醇、甘油、无水乙醇和蒸馏水;
配制聚乙烯醇溶胶:将蒸馏水倒入容器中,加热到90-95℃;然后在不断搅拌下,加入聚乙烯醇;待聚乙烯醇逐渐溶解后,向容器中加入甘油,5-10分钟后加入无水乙醇;最后在90-95℃下搅拌3个小时,即得到重量百分比浓度为10-15%的聚乙烯醇溶胶。
6.按权利要求5所述磷酸盐矿物处理放射性废液的方法,其特征是:所述聚乙烯醇是聚合度在1700-2400,醇解度为87%~99%的聚乙烯醇。
7.按权利要求1或2所述磷酸盐矿物处理放射性废液的方法,其特征是所述步骤a、步骤b、步骤d和步骤g替换为:
a、模拟锕系废液的配制:
以三价镧系元素模拟三价锕系核素,该模拟三价锕系核素选择三价镧系元素离子La3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+中的一种或者两种以上的混合物;配制三价模拟锕系核素废液的原料为LaCl3·7H2O、PrCl3·6H2O、NdCl3·6H2O、SmCl3·6H2O、EuCl3·6H2O、GdCl3·6H2O中的一种或两种以上的混合物和去离子水,以去离子水为溶剂,通过在水热反应釜中将原料混合,配制成模拟三价锕系核素离子浓度为0.001mol/L-0.5mol/L的模拟锕系废液;
所述Ln3+为三价镧系元素离子La3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+的统称;
b、水磷铈石固溶体溶液的配制:
设计包容三价模拟锕系核素的水磷铈石固溶体配方:Ce3+ 1-xLn3+ xPO4·0.667H2O,式中:0<x≤1,Ln3+为La3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+中的任一种或两种以上的混合物;在所述模拟锕系废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制摩尔比0<LnCl3·nH2O:[CeCl3·7H2O+LnCl3·nH2O]≤1、摩尔比NH4H2PO4:(CeCl3·7H2O+LnCl3·nH2O)=(1.01-1.1):1、Ce3+和Ln3+的离子摩尔浓度C为0.001mol/L≤C(Ce3+)+C(Ln3+)≤0.5mol/L;
d、水磷铈石固溶体沉淀的分离:
将水磷铈石固溶体沉淀的模拟废液静置7天,采用倾捯或抽滤的方法将溶液移出,获得Ce1-xLnxPO4·0.667H2O水磷铈石固溶体沉淀;
g、固相烧结制备独居石陶瓷固化体:
热处理后的坯体在马弗炉中经温度1400-1500℃条件下烧结240-480分钟,获得独居石陶瓷固化体。
8.按权利要求7所述磷酸盐矿物处理放射性废液的方法,其特征是:所述步骤d和步骤g替换为:
d、水磷铈石固溶体沉淀的分离:
采用离心机,在10000-13500转/分钟的转速下分离废液中的Ce1-xLnxPO4·0.667H2O水磷铈石固溶体沉淀;
g、固相烧结制备独居石陶瓷固化体:
热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在温度1150-1250℃、压力20-40MPa下烧结30-240分钟,获得独居石陶瓷固化体。
9.按权利要求1或2所述磷酸盐矿物处理放射性废液的方法,其特征是所述步骤a、步骤b、步骤d和步骤g替换为:
a、模拟锕系废液的配制:
以Th4+模拟四价锕系核素,配制四价模拟锕系核素废液的原料为Th(NO3)4·4H2O和CaCl2或SrCl2·6H2O和去离子水,其中:Th(NO3)4·4H2O与CaCl2或SrCl2·6H2O的摩尔比为1:1;以去离子水为溶剂,配制成模拟四价锕系核素离子浓度为0.0005mol/L-0.25mol/L的模拟锕系废液;
b、水磷铈石固溶体溶液的配制:
设计包容四价模拟锕系核素的水磷铈石固溶体配方为MyThyCe1-2yPO4·0.667H2O,式中:M=Ca或Sr,0<y≤0.5;在所述模拟四价锕系核素废液中添加CeCl3·7H2O、NH4H2PO4原料,控制摩尔比0<Th(NO3)4·4H2O:[Th(NO3)4·4H2O+CaCl2或SrCl2·6H2O+CeCl3·7H2O]≤0.5、摩尔比NH4H2PO4:[CeCl3·7H2O+Th(NO3)4·4H2O+CaCl2或SrCl2·6H2O]=(1.01-1.1):1、Ce3+和Th4+的离子总摩尔浓度C为0.001mol/L≤C(Ce3+)+C(Th4+)+C(Ca2+/Sr2+)≤0.5mol/L;
d、水磷铈石固溶体沉淀的分离:
将水磷铈石固溶体沉淀的模拟废液静置7天,采用倾捯或抽滤的方法将溶液移出,获得MyThyCe1-2yPO4·0.667H2O水磷铈石固溶体沉淀;
g、固相烧结制备独居石陶瓷固化体:
热处理后的坯体在马弗炉中经温度1400-1500℃条件下烧结240-480分钟,获得独居石陶瓷固化体。
10.按权利要求9所述磷酸盐矿物处理放射性废液的方法,其特征是所述步骤d和步骤g替换为:
d、水磷铈石固溶体沉淀的分离:
采用离心机,在10000-13500转/分钟的转速下分离废液中的MyThyCe1-2yPO4·0.667H2O水磷铈石固溶体沉淀;
g、固相烧结制备独居石陶瓷固化体:
热处理后的坯体在真空热压烧结炉中在温度1150-1250℃、压力20-40MPa下烧结30-240分钟,获得独居石陶瓷固化体。
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CN113912391B (zh) * | 2021-09-16 | 2023-03-10 | 哈尔滨工程大学 | 尖晶石结构钛酸锌纳米粉体的制备方法以及固化放射性废物的组合物及其固化氧化镧的方法 |
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CN116655355B (zh) * | 2023-07-31 | 2023-10-10 | 成都大学 | 一种用于固化铯的碱硬锰矿陶瓷固化体的制备方法 |
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