[发明专利]一种用于吸附Cs+的负载亚铁氰化物细菌纤维素膜制备方法

说明书

本发明公开了一种负载亚铁氰化物细菌纤维素膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)细菌纤维素膜的预处理，将细菌纤维素膜裁剪成不同的尺寸；2)细菌纤维素膜吸附过渡金属离子，将步骤1)所得的细菌纤维素膜浸泡于过渡金属离子的溶液中，然后用蒸馏水冲洗细菌纤维素膜表面；3)细菌纤维素膜负载亚铁氰化物，将步骤2)所得的细菌纤维素膜浸泡于亚铁氰化钾溶液，用摇床振荡，然后用蒸馏水冲洗细菌纤维素膜表面。本发明制备的材料可根据需求裁剪成不同尺寸；亚铁氰化物晶体深嵌在纤维结构内部，经过处理后，在废水处理过程中不易流失；该材料对放射性核素铯离子具备较强的吸附能力，同时避免了单独使用亚铁氰化物时床层水阻过大的问题。

技术领域

本发明属于材料制备与放射性废水处理技术领域，具体涉及一种用于吸附Cs⁺的负载亚铁氰化物细菌纤维素膜制备方法。

背景技术

在核电站运行和乏燃料处理的过程中会产生一些含放射性离子(如¹³⁷Cs、⁶⁰Co等)的废水。其中¹³⁷Cs的半衰期相对较长，能够衰变发出强烈的γ射线，容易诱发基因突变。此外其与K⁺化学性质相似，溶解度高，易于通过地下水迁移到生物圈。因此，对放射性核素铯的处理和处置尤为重要。

目前，放射性核素铯常见的处理方法包括：膜分离法、沉淀法、溶剂萃取法、吸附法或离子交换法。膜分离法是利用选择透过性膜，通过浓度差、温度差、压力差等驱动力，实现铯离子的选择性分离。但是膜的成本相对较高，此外还存在膜堵塞、膜污染等问题；沉淀法是利用铯离子与一些阴离子形成难溶性的化合物沉淀，然后通过固液分离等方式，从而实现铯离子从溶液中的去除。该方法操作简单、并且成本较低，但是存在着选择性较差、固液分离相对困难、不适用于低浓度处理等缺陷；溶剂萃取法是利用铯离子和某些特定的萃取剂形成配合物，从水相进入有机相，从而实现铯离子在水溶液中的去除，但是萃取剂的成本相对较高；吸附法/离子交换法是目前对铯离子最常用的方法，在福岛核事故中也被广泛地用于放射性废水的应急处理中。吸附法/离子交换法利用吸附位点或者是可交换的离子，与核素铯发生相互作用，使得其从溶液中被固定到吸附剂上。其中，金属亚铁氰化物是一种被广泛研究的对铯离子具备较强选择性和吸附性的吸附剂。

亚铁氰化物可以和不同过渡金属离子(如Fe³⁺、Cu²⁺、Ni²⁺，Co²⁺等)结合，形成不溶性的金属亚铁金属氰化物(metal hexacyanoferrates,MHCF)，并可作为一种对铯具备高效选择性的无机离子吸附剂。氰化物桥连金属包围的规则晶格空间存在着空隙为的孔道，小分子水合离子，如Cs⁺可以进入其中，并被吸附，但是大的水合离子，则无法进入其晶格中，从而达到了对铯离子的选择性吸附作用。金属亚铁氰化物一般是通过共沉淀的方法制备，所得的产物直接运用于填柱存在着机械强度低、床层阻力过大等问题。虽然也有人研究通过条件的控制，制备结构更大的沉淀物，但是为进一步扩大金属亚铁氰化物的运用，更多的人开始研究将其负载于有机材料(如壳聚糖、海藻酸钠等)或无机物材料(玻璃、羟基磷灰石等)上，以形成良好的利用形态，并提高其吸附性能。

细菌纤维素是一种主要由细菌发酵产生的高分子聚合物，其化学结构与普通植物纤维素相同，但是其具备独特的三位网状结构和大量空隙结构。此外，细菌纤维素还具备较高的持水性、生物相容性等特征，被广泛的运用于医药、环保、食品、能源等领域。

通过检索国内外的发明，尚未发现细菌纤维素膜负载亚铁氰化物的制备方法及应用的相关报道。

发明内容

针对现有技术的空白，本发明提供了一种在温和条件下，合成细菌纤维素膜负载亚铁氰化物的制备方法，并可用于含放射性核素铯的废水的处理应用。

一种用于吸附Cs⁺的负载亚铁氰化物细菌纤维素膜的制备方法，包括如下步骤：