[发明专利]一种放射性核素吸附材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于环保技术领域，并具体公开了一种放射性核素吸附材料及其制备方法和应用。所述制备方法包括：S11将粉煤灰加入到磷酸溶液中经超声振荡后离心分离；S12将活化粉煤灰与氧氯化锆溶液、硫酸亚铁溶液充分接触反应，以生成层状结构；S13用去离子水将粉煤灰微球洗至中性后进行离心分离，烘干，得到所述吸附材料。本发明还公开了相应的产品和应用。本发明对粉煤灰进行改性，并对活化后的粉煤灰进行进一步修饰处理，使得所制备的吸附材料颗粒直径明显增大，比表面积得到有效提高，可高效吸附放射性核素离子如Sr‑90、Cs‑137和Co‑60，具有表面活性高、沉降性能好、易回收、体积小、方便储存的特点。

技术领域

本发明属于环保技术领域，更具体地，涉及一种放射性核素吸附材料及其制备方法和应用。

背景技术

放射性废物的安全处理处置是当今世界面临的重大环境问题之一。其中，Sr-90和Cs-137是核反应产生的裂变产物，其半衰期长，分别为28.79年和30.17年，属于裂变产物中对人体危害较大的放射性核素。一旦在食物链中累积，进入人体后，可在人体肝脏、肺、肾脏和软组织中积累，并且在人体新陈代谢过程中难以从体内排出。Sr-90与钙的化学相似性，它易于沉积在骨骼上继续照射周围组织器官，最终发展为骨肉瘤、白血病等；Cs-137的生物行为与钾相似，可被人体充分吸收并结合在细胞内，造成内照射。水体中的Co-60主要来自于核电站运行时产生的活化腐蚀产物，半衰期为5.27年，具有极强的辐射性，可导致活细胞基因突变，进入体内会引起很多严重的健康问题，如再生性障碍贫血症、瘫痪、腹泻、骨缺陷等。世界卫生组织国际癌症研究机构将裂变产物(包括Sr-90)列入一类致癌物清单中，钴被列入二类致癌物清单中；美国环境保护署(EPA)规定饮用水中Sr(II)的上限为4mg/L。

目前放射性废水的主要处理技术有化学沉淀法、蒸发浓缩法、离子交换法、土壤渗滤、膜处理法、吸附法、氧化还原法、生物技术、植物修复等。其中，吸附法处理效率较高，处理较彻底，并且经济效益较高。近年来，如何有效利用燃煤电厂产生的大量粉煤灰也成为了研究热点。粉煤灰是煤炭燃烧后的产物，其主要氧化物组成为：SiO₂、A1₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO、K₂O等，其具体化学成分含量因煤的产地、煤的燃烧方式和燃烧程度不同而有所不同。粉煤灰是晶体、玻璃体及少量未燃炭组成的一个复合结构的混合体，呈多孔型蜂窝状组织，孔隙率高达50％～80％，比表面积较大(1180～6530cm²/g)，具有一定的吸附活性。周利民等人(ENVIRONMENTAL PROTECTION OF CHEMICAL INDUSTRY 2006年第26卷第6期)报道了粉煤灰对Cd(II)、Cu(II)、Pb(II)、Zn(II)的吸附性能。然而，核电站低放废水成份复杂，未经处理的粉煤灰废料很难对其中的放射性污染物进行有效分离。

研究表明，未经处理的粉煤灰，主要是Al₂O₃-SiO₂复盐，其致密的玻璃体表面抑制了粉煤灰内部的化学活性。目前，常见的改性粉煤灰的方法主要是利用硫酸、盐酸或二者混酸，以及氢氧化钠、氢氧化钠等碱性溶液对粉煤灰进行改性。这类改性方法主要是利用酸、碱腐蚀破坏粉煤灰表面由Al₂O₃-SiO₂复盐所形成的玻璃网络，经过酸、碱改性的粉煤灰，比表面积得到有效提高，从而增大了粉煤灰的表面活性。但是酸碱改性方法对粉煤灰与吸附质之间的化学键合性能改变不大，因此难以实现对放射性金属离子的特异性吸附。

基于上述缺陷和不足，本领域亟需对现有的粉煤灰做出进一步的改性，以获取一种新型粉煤灰复合吸附材料，并用于处理放射性废水，以达到以废治废的目的。

发明内容