[发明专利]一种用于去除放射性碘的复合功能材料及其应用

说明书

本发明提供了一种用于去除放射性碘的复合功能材料及其应用，该技术方案结合贻贝仿生化学方法，使多巴胺单体在氢氟酸刻蚀后的钛碳化硅粉材料表面聚合作为二次反应平台进而担载纳米Bi₆O₇颗粒，得到粉末态的二维层状复合功能性吸附剂用来去除废液中的放射性碘离子。本发明中，材料合成方法简单，反应条件敏感性低，合成的吸附剂材料为二维层状结构，具有较大的比表面积，增加反应活性位点，综合性能良好，有较高的稳定性，吸附速率显著提升，是处理放射性废液中碘离子的有效吸附剂。该材料表面纳米Bi₆O₇颗粒与碘离子形成碘氧铋微晶，作为吸附剂，其吸附速率高，吸附稳定时间达50分钟左右，碘离子去除率可达约70％。

技术领域

本发明涉及环境材料技术领域，进一步涉及环境保护中放射性废液的净化处理技术，具体涉及一种用于去除放射性碘的复合功能材料及其应用

背景技术

放射性碘是指碘的放射性同位素，主要包括¹²⁹I、¹³¹I、¹²³I、¹²⁴I和¹²⁵I等。作为核裂变的产物之一，放射性碘广泛存在于核裂变废液中，以¹³¹I的形式存在，其半衰期从8.04天到1.57×10⁷年不等，可在自然水体中流动，若不经过处理则会进入海洋、河流、地下水等水生环境；此外，放射性碘还广泛应用于医学领域，例如¹³¹I用于治疗甲状腺功能亢进和甲状腺癌，¹²⁵I用于甲状腺肿瘤活检、甲状腺扫描和放射免疫测定等。放射性碘对人体危害极大，在人体中积累可能导致代谢紊乱、白血病、甲状腺癌等疾病，目前，已被世卫组织列为一类致癌物。因此，对放射性碘的无害化处理，是降低污染、确保公共安全的重要技术手段。

现有技术中，用于去除I^-的方法主要包括离子交换法，膜分离法，沉淀法，吸附法等，其中吸附法是实际应用中主要的去除方式，它具有简洁方便，易操作，去除率高等诸多优点。然而，其效果的优劣极大依赖于吸附材料自身的性能，因此，开发一种高效的吸附材料，是确保此类方法有效实施的关键。现有技术中，用于去除放射性碘离子的常规吸附材料效率较低且不便于制备及使用。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种用于去除放射性碘的复合功能材料及其应用，以解决现有技术中，常规碘离子吸附材料吸附效率较低的技术问题。

本发明要解决的另一技术问题是常规碘离子吸附材料不便于制备，且制备过程可控性较低。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于去除放射性碘的复合功能材料，该复合功能材料是通过以下方法制备的：

1)将钛碳化硅与过量的氢氟酸混合后反应，反应结束后离心取固相，洗涤，干燥处理，得到MXene材料；

2)将步骤1)所得的MXene材料溶于pH为8～9的溶液中，超声振荡，向其中加入多巴胺并搅拌，反应结束后洗涤并离心，取固相，干燥处理，得到MXene-PDA材料；

3)以乙醇和乙二醇为溶剂、以五水硝酸铋为溶质配制溶液，将步骤2)所得的MXene-PDA材料加入其中，超声分散，反应，反应结束后洗涤并离心，取固相，干燥处理，即得到所述复合功能材料。

作为优选，步骤1)中所述氢氟酸是浓度大于40％的氢氟酸溶液；钛碳化硅与所述浓度大于40％的氢氟酸溶液，二者的用量比为3g:80mL。

作为优选，步骤2)中所述的溶液，为三羟甲基氨基甲烷溶液。

作为优选，步骤3)中所述的溶液，其中乙醇与乙二醇的体积比为2:1。

作为优选，步骤2)中MXene材料与多巴胺的质量比为5:3。