[发明专利]高稳定性除铯吸附剂的规模化制备方法及其产品与应用

说明书

本发明涉及高稳定性除铯吸附剂的规模化制备方法及其产品与应用。具体地，本发明涉及一种颗粒态无机氧化物或活性炭负载型过渡金属稳定的亚铁氰化物吸附剂，其包含：颗粒态的无机氧化物载体或者颗粒态的活性炭载体；包覆所述无机氧化物或活性炭载体的过渡金属稳定的亚铁氰化物层；以及包覆所述过渡金属稳定的亚铁氰化物层的高分子材料层。该吸附剂具有高压碎强度和低离子浸出率。本发明还涉及该吸附剂的制备方法及其在去除放射性同位素Cs离子和去除稳定性同位素Cs离子的应用，以及去除放射性同位素Rb离子和去除稳定性同位素Rb离子的应用。

技术领域

本发明涉及无机材料领域，特别涉及一种稳定性高的除铯吸附剂的规模化制备方法及其产品与应用，该吸附剂同时对铷也有良好的吸附性能。

背景技术

按照中国核电中长期发展规划目标，到2030年要全面实现建设核电强国目标。面对核能事业发展新形势新挑战，中国迫切需要在放射性废物处理、核应急技术、放射性流出物排放标准等方面大力发展。

放射性液体的高效及时处理，是建立核安全纵深防御体系亟待解决的重要问题之一，因此迫切需要开展废液应急处理新技术、新装备与新材料的研发和储备，在核电站内建立起多层次的废液处理处置技术保障。第一个层次是核电站正常运行过程中，放射性核素的实际消除。该项技术主要针对核电站正常运行过程中放射性废物的去除，在保障处理工艺稳定性、有效性的同时实现废物小量化。第二个层次是当电站发生燃料破损等问题时，在废液中核素范围宽、形态多样的情况下，及时开展场内废液应急处理。该项技术能够及时、快速、高效去除污染，防止放射性物质外泄。第三个层次是纵深防御体系的最后一道防线，即在发生超设计基准事故的极端情况下，迅速启动场外核应急处理，最大限度限制核事故对环境的影响。

相比较于离子交换树脂，无机离子吸附剂对主要痕量核素Cs、Sr、Co、Ag、I等的选择性高，可以从高盐量的放射性废水中高效地去除目标核素离子，能快速大幅度降低废液的放射性活度，并且受共存非放离子的影响小，因此其使用寿命长，产生少量的固体废物。此外，大量的放射性元素富集在小体积的固态无机离子交换剂中，使得辐射防护变得相对容易。相比于吸附产生的废树脂，无机吸附技术产生的放射性废弃物热稳定性和化学稳定性好、耐辐照性能强，不易被辐射分解或生物分解，便于后期的处理处置，并且在地下处置场长期储存过程中，更具长期安全性。进一步，基于无机吸附技术的废液深度净化装置结构简单，具备有效、选择性强、小型化、模块化、可移动性强的技术特点，对现场服务条件要求低，非常适合于核电厂放射性废液成分较为复杂且现场布置空间有限的特殊要求。

基于无机吸附剂高效、快速和选择性高的应用特点，无机吸附技术在核电站事故废液处理中起到了关键作用。以日本福岛事故废液的处理为最典型的案例，从最初放射性废水处理系统的建立，到后来运行过程中的逐步完善，一直保持了无机吸附+膜技术耦合的工艺路线，采用无机吸附工艺选择性去除主要核素Cs-134和Cs-137，大幅度降低废水的放射性水平，降低后续工艺的辐射防护要求，进一步采用膜工艺能够广谱性去除水中的放射性核素。据福岛提供的水质监测结果，经过Cs吸附、反渗透的工艺流程处理后，水样的放射性水平从最初的10⁷-10⁸Bq/L的水平(事故发生后的初期高于此水平)降低到了10³-10⁴Bq/L的水平。无机吸附剂在核电站正常运行工况下也获得了较多的应用，例如：芬兰Loviisa和匈牙利Paks电站采用除铯吸附剂对核电站蒸发器废液进一步减容；苏格兰敦雷电站采用无机吸附剂从1500吨Na冷却堆废液和57吨Na/K冷却堆高含盐量废液中选择性去除Cs-134和Cs-137；英国Bradwell Magnox电站在核设施退役过程采用无机吸附剂对燃料元件碎片酸性溶解液进行处理；日本原子能研究所(JAERI)采用无机吸附剂在浓硝酸溶解废液中去除Pu/Cs/Sr；以及美国Savannah River和Callaway核电站、英国Sellafield以及芬兰Olkiluoto核电站均采用无机吸附剂对乏燃料储存池废液处理。