[发明专利]用于去除放射性锶的硅基钛酸盐复合吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于放射性元素处理技术领域，具体涉及一种去除放射性锶用硅基钛酸盐复合吸附剂及其制备方法。

背景技术

中国的核电事业正处于一个高速发展的时期，在享受核电给社会经济进步带来巨大贡献的同时，能够有效处理其产生的放射性废水是迫切需要解决的问题。⁹⁰Sr是存在于放射性废水中的一种高释热核素，其半衰期为28.6年，放射强度大，是放射性废水中主要放射性和释热的来源之一。在放射性废液最终处置之前，必须针对性地将其去除。

对于放射性废水中⁹⁰Sr的去除，主要的技术手段有溶剂萃取法和离子交换法。溶剂萃取法采用大环超分子化合物如冠醚类，通过分子识别作用选择性的分离锶。然而，此类化合物合成成本高，使用时需要大量的稀释剂和洗涤剂，导致大量有机废液的产生，增大处理难度。

离子交换方法处理锶，效率高，二次废液少，设备简单且便于操作，即使对于微量的放射性，也能够高效的去除。离子交换剂包括有机离子交换树脂和无机离子交换剂。与有机离子交换树脂相比较无机离子交换剂，具有明显的离子交换容量大，耐辐照，易于固化处理等特点。常用除锶无机离子交换剂是沸石类吸附剂。然而，该类吸附剂的吸附速率慢，吸附性能受高酸高盐分环境的影响大，会增大二次废物的产生量。此外，锑酸盐、钛酸盐类的无机离子交换剂对锶的吸附效果好，但由于这类材料是微晶状结构，机械性能较差，不适合应用于工业规模的高流速柱子操作。（高晓雷，郭探，张慧芳，李权，叶秀深，吴志坚.吸附法分离提取锶的研究进展[J].中国矿业,2011,20(12):103-107.）。

发明内容

针对上述的技术难点，本发明的目的是提供一种去除放射性锶用硅基钛酸盐复合吸附剂及其制备方法。本发明制备方法简单，得到的复合吸附剂具有对锶的选择性好，吸附速率快，离子交换容量大和处理效率高等特点。

本发明采用的技术方案具体描述如下。

本发明提供一种用于去除放射性锶的硅基钛酸盐复合吸附剂，该复合吸附剂由多孔二氧化硅和负载的无机离子交换剂复合而成；无机离子交换剂负载于所述二氧化硅微孔道里；无机离子交换剂的负载率为2～80%。本发明中，无机离子交换剂为钛酸盐，所述的二氧化硅载体为多孔性颗粒状，粒径大小为30～600μm，孔径大小为10～600nm，孔隙率为20～80%。

所述的钛酸盐为K₂Ti₆O₁₃，K₂Ti₄O₉，K₂Ti₂O₅，Na₂Ti₆O₁₃，Na₂Ti₄O₉或Na₂Ti₂O₅中的一种或几种。

所述的二氧化硅载体为多孔性颗粒状，粒径为50～100μm，孔径为50nm，孔隙率为60～70%；所述的无机离子交换剂的负载率为25～70%。

本发明还提供一种用于去除放射性锶的硅基钛酸盐类复合吸附剂的制备方法，其以多孔二氧化硅为载体，通过溶胶凝胶法将去除锶的钛酸盐负载到二氧化硅微孔道里，制得复合吸附剂。具体步骤如下：

将二氧化硅载体、有机钠盐或有机钾盐和钛酸四丁酯溶解于稀释剂中，搅拌3～4小时，蒸发去除稀释剂后，用蒸馏水或乙醇清洗二氧化硅表面，在400～1100℃高温下烧结制得复合吸附剂；二氧化硅与钛酸四丁酯的重量比为1：（0.5～50）。

所述的有机钠盐或有机钾盐和钛酸四丁酯的摩尔比为1:（1～10）。

所述的有机钠盐或有机钾盐和钛酸四丁酯的摩尔比为1:（1～3）；二氧化硅与钛酸四丁酯的重量比为1：（1.7～5.1）。

所述的有机钠盐为醋酸钠和硝酸钾；所述的有机钾盐为醋酸钾和硝酸钠。

所述的稀释剂选自乙二醇甲醚、乙酸或酒精中任一种。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明提供的硅基钛酸盐类复合吸附剂，粒径小孔径大，使得离子交换扩散的距离大大缩小，吸附速度快，处理效率高；

（2）使用多孔性的二氧化硅作为载体，使得复合吸附剂的机械强度高，适合使用工业规模的处理流程；

（3）合成方法简单，步骤少，可在通用设备中完成，具有良好的经济效益。

附图说明