[发明专利]一种捕集气态放射性碘的含铋炭材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种捕集气态放射性碘的含铋炭材料及其制备方法和应用，属于核工业技术领域。本发明的方法包括如下步骤：(1)采用稀硝酸对活性炭进行改性处理；(2)将改性后的活性炭置于铋源溶液中浸渍；(3)对浸渍后的活性炭进行焙烧，得到所述含铋炭材料。本发明制备得到的含铋炭材料对气态碘捕集能力强，成本低，制备工艺简单，可应用于核工业系统中气态放射性碘的净化处理。

技术领域

本发明涉及核工业技术领域，一种捕集气态放射性碘的含铋炭材料及其制备方法和应用。

背景技术

我国一直坚持核燃料闭式循环政策，对乏燃料进行后处理，但此过程中会产生放射性废气(包含³H、¹⁴C、¹²⁹I、⁸⁵Kr、¹³³Xe等核素)，其中，核素¹²⁹I半衰期长(1.7×107年)、含量高且毒性大(每吨乏燃料中含300g，放射性活度为1.96×10³MBq)，必须对其进行净化处理。

从废气中分离碘的常用方法有湿法处理和干法处理。湿法处理基本都需要高酸或高碱条件，对设备要求高且运行不易控制，因此，国内外专家将更多目光投入到了条件温和的干法处理的开发上。其中，传统固体吸附材料主要以银基材料为主，包括附银硅胶、附银沸石、附银氧化铝等，存在吸附容量低、受湿度及气体组分影响大、成本高等缺点。而新型固体吸附材料的研制主要集中于硫基气凝胶、金属有机骨架化合物、多孔芳香骨架聚合物等领域，虽然吸附容量高，但也存在适用温度低、制备工艺繁琐、成本高等缺点。

发明内容

本发明提供了一种捕集气态放射性碘的含铋炭材料及其制备方法和应用，该含铋炭材料对气态放射性碘具有很强的捕集能力。

本发明首先提供了一种含铋炭材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用稀硝酸对活性炭进行改性处理；

(2)将改性后的活性炭置于铋源溶液中浸渍；

(3)对浸渍后的活性炭进行焙烧，得到所述含铋炭材料。

上述的制备方法，步骤(1)中，所述稀硝酸的质量浓度为3％～5％；具体可为3％；

所述活性炭为柱状活性炭；

所述活性炭和稀硝酸的质量体积比为1∶5～1∶10g/mL；具体可为1∶5g/mL；

所述改性处理为将所述活性炭至于稀硝酸中80～100℃搅拌处理2～4h；具体是100℃搅拌处理2h。

上述的制备方法，步骤(2)中，所述铋源溶液为五水硝酸铋的乙二醇溶液；

所述五水硝酸铋的乙二醇溶液的浓度为100～200g/L；具体可为100g/L；

所述改性后的活性炭和铋源溶液的质量体积比3∶10～3∶15g/mL；具体可为 3∶10g/mL；

所述浸渍的条件为室温条件下浸渍处理12～24h；具体的浸渍时间为12h。

所述室温为本领域技术人员已知的温度，一般为15～35℃。

上述的制备方法中，所述焙烧在缺氧条件下进行；

所述焙烧的温度为300～500℃；具体可为400℃；

所述焙烧的时间为3～6h；具体可为3h；

所述焙烧的升温速率不超过1℃/min；具体可为1℃/min。

上述制备方法中，所述缺氧条件为真空气氛、氮气气氛和氩气气氛中的任一种。

上述的制备方法，步骤(1)中还包括搅拌处理后进行过滤、洗涤和烘干的步骤；