CN116139814A - 一种用于吸附铯的吸附剂、其制备方法、吸附方法及用途 - Google Patents
一种用于吸附铯的吸附剂、其制备方法、吸附方法及用途 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及放射性废物处理技术领域，尤其涉及一种用于吸附铯的吸附剂、其制备方法、吸附方法及用途。所述吸附剂化学式为Rb3P(MO3O10)4。用于吸附铯的吸附剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将磷酸钼和铷盐混合搅拌，生成微晶沉淀物，然后经过陈化、过滤得到沉淀物；步骤二：将所述沉淀物洗涤至无溶解性离子，干燥，研磨，得到磷钼酸铷吸附剂。铯的吸附方法，包括以下步骤：将所述吸附剂至于放射性废液中，对所述放射性废液中的铯进行吸附。本发明还保护了磷钼酸铷用于制备铯吸附剂的用途。本发明所述吸附剂可以有效去除废水中的放射性铯或非放射性重金属铯离子。
Description
技术领域
本发明涉及放射性废物处理技术领域，尤其涉及一种用于吸附铯的吸附剂、其制备方法、吸附方法及用途。
背景技术
核燃料循环(铀转换和浓缩、核燃料元件生产、乏燃料处理)、核电站运行、核设施的去污和退役、放射性同位素应用等都产生高放射性废物。137Cs和90Sr不仅是放射性废液中半衰期较长(137Cs，T1/2＝30a；90Sr，T1/2＝28a)的高释热裂变产物核素，而且还是β射线和γ射线的主要放射源。高放废液分离首先是除去长寿命的α放射性核素和99Tc等，在对其最终处置前若能将137Cs和90Sr去除，则不仅有望使高放废液变成中低放废液，达到减容降级和缩短储存年限的目的，而且还可采用水泥固化和浅地层处置，简化处置手续，节省处理费用。对于放射性污染废水的应急处理，要求工艺简单、处理迅速，吸附去除是首先技术。目前，锶的去除已有成熟的工艺，并取得了令人满意的效果，但铯的去除仍是一个技术难题，主要是因为高放废液和海水组成复杂、含有大量的Cs+同类离子(Na+、K+等)，吸附剂的选择性和吸附容量都还难以满足要求。
在提高吸附剂对Cs+的选择性研究方面，研究者主要从离子结合亲和力考虑，研究吸附剂的功能体(阴离子)对Cs+交换的影响，而对交换基阳离子的影响研究较少。吸附分离有三种作用机理：位阻效应、动力学效应、平衡效应。根据位阻效应，只有大小、形状适宜的分子或离子能够扩散到吸附剂中发生吸附或交换反应，而其它分子或离子被阻挡在外。目前，在吸附去除137Cs的研究中，磷钼酸铵和亚铁氰化镍钾是使用最多的两种吸附剂，但在这两种吸附剂中，NH4 +与K+的半径与Cs+半径相差较大，尚有进一步增强的空间。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种用于吸附铯的吸附剂、其制备方法、吸附方法及用途，所述吸附剂可以有效去除废水中的放射性铯或非放射性重金属铯离子。
本发明提供了一种用于吸附铯的吸附剂，其化学式为Rb3P(MO3O10)4。
本发明提供了一种用于吸附铯的吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将磷酸钼和铷盐混合搅拌，生成微晶沉淀物，然后经过陈化、过滤得到沉淀物；
步骤二：将所述沉淀物洗涤至无溶解性离子，干燥，研磨，得到磷钼酸铷吸附剂。
优选地，所述铷盐为氯化铷、碳酸铷、硫酸铷、和硝酸铷中的一种或几种的混合物。
优选地，所述磷钼酸与铷盐的物质的量配比为1:1～1:10。
优选地，所述陈化时间为8h～15h。
优选地，所述步骤二中，研磨后还包括：
将研磨后的产物制成0.5mm～0.5cm的小球。
本发明提供了一种铯的吸附方法，包括以下步骤：
将上述技术方案所述的吸附剂或者按照上述技术方案方法制备的吸附剂至于放射性废液中，对所述放射性废液中的铯进行吸附。
优选地，所述吸附时间为10min～10h。
优选地，所述铯为铯-137或者非放射性的重金属铯离子。
本发明提供了磷钼酸铷用于制备铯吸附剂的用途。
优选地，所述铯为铯-137或者非放射性的重金属铯离子。
与现有技术相比，本发明的用于吸附铯的吸附剂，改善了Cs+吸附时的位阻效应，从而具有更好地选择性与吸附容量，同时制备过程简单，在实际应用中可取得更好的效果。
附图说明
图1表示实施例1制备的吸附剂对于铯的吸附动力学曲线图；
图2表示磷钼酸铷与磷钼酸铵吸附等温线比较图；
图3表示磷钼酸铷与磷钼酸铵在盐溶液中的吸附选择性比较图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明的实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明的限制。
本发明的实施例公开了一种用于吸附铯的吸附剂，其化学式为Rb3P(MO3O10)4。
Rb+与Cs+同属于碱金属IA族相近元素，离子半径大小相似，磷钼酸铷吸附剂使吸附剂具备更好的吸附选择性与吸附容量。
本发明实施例公开了一种用于吸附铯的吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将磷酸钼和铷盐混合搅拌，生成微晶沉淀物，然后经过陈化、过滤得到沉淀物；
步骤二：将所述沉淀物洗涤至无溶解性离子，干燥，研磨，得到磷钼酸铷吸附剂。
具体地，
步骤一中，将磷酸钼和铷盐混合搅拌，生成微晶沉淀物，然后经过陈化、过滤得到沉淀物；
所述铷盐为氯化铷、碳酸铷、硫酸铷和硝酸铷中的一种或几种的混合物。
所述磷钼酸与铷盐的物质的量配比为1:1～1:10。
所述陈化时间为8h～15h。
步骤二中，将所述沉淀物洗涤至无溶解性离子，干燥，研磨，得到磷钼酸铷吸附剂。
可选用去离子水对所述沉淀物进行洗涤，直至无溶解性离子存在。
所述步骤二中，研磨后还包括：
将研磨后的产物制成0.5mm～0.5cm的小球。
本发明的实施例还公开一种铯的吸附方法，包括以下步骤：
将上述技术方案所述的吸附剂或者按照上述技术方案上述方法制备的吸附剂至于放射性废液中，对所述放射性废液中的铯进行吸附。
所述吸附时间为10min～10h。
所述铯为铯-137或者非放射性的重金属铯离子。
本发明还公开一种磷钼酸铷用于制备铯吸附剂的用途。
所述铯为铯-137或者非放射性的重金属铯离子。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的用于吸附铯的吸附剂、其制备方法、吸附方法及用途进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
以浓度为0.2mol/L的磷钼酸(H3Mo12O40)为原料，在电磁搅拌状态下与浓度为2mol/L氯化铷反应，生成微晶沉淀物。待反应结束放置陈化12小时后，将沉定物过滤、去离子水洗涤至无Cl-(硝酸银检验)；于80℃干燥12小时，研磨后即获得磷钼酸铷吸附剂。化学反应方程式如下：
H3Mo12O40P+3RbCl→Rb3P(MO3O10)4↓+3HCl。
实施例2
使用实施例1中制备的吸附剂100mg，在溶液Cs+浓度500mg/L(1mol/LHNO3介质)，溶液体积40ml进行吸附反应，在不同时间进行取样分析水中剩余的Cs+含量，并计算吸附量，得到吸附动力学曲线如图1所示。
由图1可以看出磷钼酸铷吸附剂对Cs+具有很快的吸附速度，在30min即可达到平衡。
比较例1
将实施例1制备的磷钼酸铷与市场常见的磷钼酸铵在同一条件下(吸附剂用量、溶液体积、吸附环境等均相同)进行吸附，研究热力学平衡规律，并比较两者在吸附容量方面的差异。磷钼酸铷与磷钼酸铵的热力学吸附规律如图2。
如图2所示，磷钼酸铷与磷钼酸铵相比，具有更高的吸附容量，前者饱和吸附容量为0.66mmol/g，而后者为0.47mmol/g。
磷钼酸铷与磷钼酸铵的吸附选择性比较：在两组KCl和NH4Cl溶液中，分别加入100mg/L、700mg/L的Cs+，然后使用实施例1配置的磷钼酸铷和市面常见的磷钼酸铵在同一条件下(吸附剂用量、溶液体积、吸附环境等均相同)进行吸附，计算吸附量，考察在盐溶液中的选择吸附性，其结果如图3所示。
由图3可知，在盐溶液中，磷钼酸铷与磷钼酸铵相比，具有更好的选择性，前者为后者的1.5～1.9倍。由于高放废液或核电站事故废液都含有大量的Cs+同类离子，这些离子将影响吸附剂对Cs+的吸附性能，因此，具备较强的选择性对于废水中Cs+去除具有十分重要的意义。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (11)
1.一种用于吸附铯的吸附剂，其特征在于，其化学式为Rb3P(MO3O10)4。
2.一种用于吸附铯的吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将磷酸钼和铷盐混合搅拌，生成微晶沉淀物，然后经过陈化、过滤得到沉淀物；
步骤二：将所述沉淀物洗涤至无溶解性离子，干燥，研磨，得到磷钼酸铷吸附剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述铷盐为氯化铷、碳酸铷、硫酸铷、和硝酸铷中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述磷钼酸与铷盐的物质的量配比为1:1～1:10。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述陈化时间为8h～15h。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，研磨后还包括：
将研磨后的产物制成0.5mm～0.5cm的小球。
7.一种铯的吸附方法，其特征在于，包括以下步骤：
将权利要求1所述的吸附剂或者按照权利要求2～6任意一种方法制备的吸附剂至于放射性废液中，对所述放射性废液中的铯进行吸附。
8.根据权利要求7所述的吸附方法，其特征在于，所述吸附时间为10min～10h。
9.根据权利要求7所述的吸附方法，其特征在于，所述铯为铯-137或者非放射性的重金属铯离子。
10.磷钼酸铷用于制备铯吸附剂的用途。
11.根据权利要求10所述的用途，其特征在于，所述铯为铯-137或者非放射性的重金属铯离子。
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| CN202111400302.4A Pending CN116139814A (zh) | 2021-11-19 | 2021-11-19 | 一种用于吸附铯的吸附剂、其制备方法、吸附方法及用途 |
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2021
- 2021-11-19 CN CN202111400302.4A patent/CN116139814A/zh active Pending
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