[发明专利]一种快速、高效吸附铯的滤芯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及放射性物质的吸附用材料领域，特别涉及一种快速、高效吸附铯的滤芯的制备方法。

背景技术

目前，吸附铯（Cs）的材料主要有AMP-PAN树脂、CuFeCN类树脂、天然矿物等，其特点是吸附缓慢，平衡时间长，吸附效率较低，用于环境监测需要进行吸附率检测，处理一个样品耗时约10小时，吸附处理水样体积在数十升水平。

用于核废水浓集吸附Cs的研究材料，包括AMP、CuFeCN类、沸石、高岭土、硅藻土、铁矿石等，这些材料的共同特点是耗时，吸附容量小，吸附率在40～95%之间。因此，现有吸附铯（Cs）的材料，普遍存在着吸附率低，吸附流量小的缺点，大多吸附率在95%以下，吸附耗时长，流速小。平衡吸附，需要时间十数小时，不适合快速高效的场合需求。

例如：在2011年3月11日福岛核事故后，美国WHOI在mid-July2011西太平洋福岛核事故放射性影响考察国际合作航次，K.Buesseler等使用了AMP-PAN树脂，吸附率95%，海水样品流速约35ml/min，处理20L海水样品需要耗时约600分钟，用吸附柱虽然实现了船上现场操作，然而也是十分耗时的，吸附率还得靠用ICP-MS测定透过吸附柱的海水中残留的稳定Cs，以确定吸附柱的吸附率，从而准确计算海水样品中的放射性Cs。

从国际原子能机构（International Atomic Energy Agency--IAEA）现在拥有的海洋放射性测量技术来看，还得需要采集大量海水样品，运到陆基实验室进行分析测量。

总之，现有吸附铯（Cs）的材料速度慢、效率低。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种快速、高效吸附铯（Cs）的滤芯的制备方法，具体方案包括以下步骤：

1）衬底材料的改性：

在衬底材料中加入占衬底材料重量百分比为1～3%的耦合剂和1～10%的磷钼酸铵，加热至160～220℃，搅拌混匀，使衬底材料与磷钼酸铵结合在一起；

2）滤芯熔喷成型：

将步骤1）中制得的材料经过5μm的微孔进行喷丝，喷出的细丝在旋转的圆筒型骨架材料上形成5～50mm厚度的吸附滤芯；

3）滤芯的涂装：

在步骤2）制得的吸附滤芯的表面上均匀地涂装上磷钼酸铵，使表面新涂装的磷钼酸铵与衬底材料内的磷钼酸铵相结合；

4）滤芯稳定老化处理：

经过步骤3）制得的滤芯，在80～120℃的条件下加热稳定老化处理3-12小时，获得快速、高效吸附铯的滤芯。

在上述方法中，步骤1）中的耦合剂为甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯。

在上述方法中，步骤2）中的骨架材料为中空的聚丙烯熔喷管，公称粒径为5μm。

在上述方法中，步骤3）的具体步骤为：将磷钼酸铵溶解于浓度为0.5mol/L的氨水中，其中AMP的质量百分比浓度为1-10%，之后，在10～95℃、pH=1～5、真空条件下，将步骤2）制成的吸附滤芯用上述溶液浸泡，浸泡时间为：1小时，之后用0.5mol/L的HNO₃溶液进行冲洗，直到HNO₃清洗液变得澄清，磷钼酸铵不会被洗脱为止，表面新涂装的磷钼酸铵的厚度小于1μm。

在上述方法中，在步骤1）中，所述衬底材料为PP，所述耦合剂为甲基丙烯酸甲酯，且重量百分比为2%，所述磷钼酸铵的重量百分比为5%，加热温度为190℃；

在步骤2）中，喷出的细丝在旋转的圆筒型骨架材料上形成30mm厚度的吸附滤芯；

在步骤3）中，涂装的具体步骤为：将磷钼酸铵溶解于浓度为0.5mol/L的氨水中，其中磷钼酸铵的质量百分比浓度为1%，之后，在95℃、pH=1、真空条件下，将步骤2）制成的吸附滤芯用上述溶液浸泡，浸泡时间为：1小时，之后用0.5mol/L的HNO₃溶液进行冲洗，直到HNO₃清洗液变得澄清，表面新涂装的磷钼酸铵的厚度小于1μm。

在上述方法中，在步骤1）中，所述衬底材料为PES，所述耦合剂为苯乙烯，且重量百分比为3%，所述磷钼酸铵的重量百分比为10%，加热温度为220℃；

在步骤2）中，喷出的细丝在旋转的圆筒型骨架材料上形成50mm厚度的吸附滤芯；