[发明专利]一种放大量制备磁性载体材料Fe3O4的方法及利用该方法制备的材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于去除放射性废水中核素离子的无机吸附材料包覆的磁性载体Fe₃O₄的放大量制备方法，属于无机材料制备及放射性废水处理技术领域。

背景技术

核电站运行和事故条件下会产生大量的放射性废水，主要含有Cs⁺、Sr²⁺及Co²⁺等核素离子。无机吸附材料对核素离子的吸附能力高，耐辐照性能强，在长期地质储存中具有高度的稳定性，是近年来国际上的研究热点。

目前，国际上应用较多的无机吸附材料有亚铁氰化物、钛硅分子筛、水合金属氧化物、沸石类材料等。直接使用粉末状态的吸附材料会导致固液相难以分离的问题。采用造粒技术获得的吸附材料粒径较大（多为毫米级），吸附反应的传质动力学条件差，吸附容量不能充分利用。如果将这些无机吸附材料包覆在Fe₃O₄磁核上，可将吸附材料粒径降至微米级，从而优化吸附传质动力学条件，提高吸附容量的利用率；通过外加磁场，则很容易将这些微米级磁性吸附材料从水中分离。

具有立方反尖晶石结构的Fe₃O₄是一种半导体铁氧磁材料，其粒径小于100nm时具有良好的顺磁性。Fe₃O₄磁性纳米粒子分散在水或其它溶剂中可形成均匀的磁流体，应用于真空容器的转轴密封及航空电子技术等。在水处理中，利用外加磁场的作用，可以加速絮凝过程（中国专利 CN 102249382 A）、实现固液相分离及吸附材料回收（中国专利CN 102068995 A，CN 101670266 A ）；此外，Fe₃O₄也可以直接作为吸附材料，对重金属离子（中国专利CN 102275998 A）和难降解有机物（CN 101593593）有良好的吸附性能。

以磁核Fe₃O₄材料为载体，表面包覆活性组分，形成磁核包覆型吸附材料，可以用于吸附放射性废水中的核素离子，但是必须考虑到核工业的特殊性。由于核工业中材料吸附饱和后不再生，更换下来的饱和吸附材料将作为放射性废物进行最终长期地质储存，为降低地质储存的压力，核工业尤其强调放射性废物小量化原则。磁核包覆型吸附材料的包覆层过薄，吸附容量低，产生的放射性废吸附材料的量大，不满足放射性废物小量化原则；包覆层过厚，影响材料的磁性，从而影响分离效果。解决这一矛盾的途径之一是尽可能提高磁核Fe₃O₄材料的比饱和磁化强度。实验表明，用于放射性废水处理的磁核Fe₃O₄材料的比饱和磁化强度不宜低于75emu/g。