用于處理含銫、鍶、鈷廢水的無機材料及其制備方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及核能發(fā)電技術(shù)及放射性廢水處理領域，特別涉及一種用于處理含銫、鍶、鈷廢水的無機材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]核電作為安全、高效的清潔能源，是我國應對氣候變化、增加能源供應、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)最重要的選擇之一。核電站的安全性成為核能大規(guī)模發(fā)展的主要難題，特別是核廢物的安全處理和處置已成為核能發(fā)展的關鍵問題。放射性廢水是核電站運行、維修、退役過程中不可避免的核廢物，因此，妥善處理放射性廢水，對核電站核放射性排放總量的控制具有十分重要的意義。
[0003]放射性銫、鍶和鈷是典型的壓水堆一回路長壽命裂變產(chǎn)物和腐蝕活化產(chǎn)物，三種核素的半衰期長，環(huán)境流動性強和劑量轉(zhuǎn)換因子高，所以對這類放射性廢水的處理和處置顯得尤為重要。另一方面，放射性廢水中放射性核素的離子濃度很低，以放射性鍶-90為例，假設放射性活度濃度為4.0X 18貝克每升的放射性廢水全為鍶-90貢獻，換算出來鍶尚子濃度僅為78微克每升。開發(fā)對低濃度和痕量放射性核素尚子有深度去除能力的技術(shù)和工藝是一個難點。目前處理放射性離子主要是采用離子交換的方法，由于核電站低放廢水成份復雜，離子交換樹脂對銫離子的交換容量和去污因子都較低。具有高吸附效率的吸附劑可實現(xiàn)復雜環(huán)境下對痕量銫、鍶、鈷的深度去除，但應用到核電站放射性廢水的處置還需考慮后續(xù)對放射性廢物固化的影響。
[0004]如在傳統(tǒng)技術(shù)中，有一種技術(shù)選用對銫具有高選擇性的無機離子交換劑和聚丙烯腈按一定質(zhì)量分數(shù)組成的復合吸附材料即銫選擇吸附劑。具體地，將聚丙烯腈溶解在溶劑中，將無機離子交換劑粉末添加到聚丙烯腈溶液中，按照無機離子交換劑50?90份，聚丙烯腈10?50份，混合配制成漿液，得到的漿液加入造粒裝置，經(jīng)噴?？讎姵龊?，進入凝固浴凝固成型，再經(jīng)過清洗、干燥等工序制備成球狀顆粒聚丙烯腈/無機離子交換劑。實驗結(jié)果表明，該球形復合吸附材料對初始濃度為20mg/L的銫溶液具有較高的去除效率。但是，該種吸附劑含有聚丙烯腈，處理放射性廢水后的材料需要進一步的固化，而該體系含有聚丙烯腈會影響到固化效果。聚丙烯腈不僅會影響到水泥對吸附劑的包容量，還會影響包覆效果，不利于降低固化體中放射性核素的浸出率和提高水泥固化體的強度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，針對上述問題，本發(fā)明提出一種用于處理含銫、鍶、鈷廢水的無機材料，該無機材料形成的吸附劑不會影響水泥對吸附劑的包容量，不會影響包覆效果，有利于降低固化體中放射性核素的浸出率和提高水泥固化體的強度。
[0006]本發(fā)明還提出一種用于處理含銫、鍶、鈷廢水的無機材料的制備方法，可以合成制備一種對痕量銫、鍶、鈷離子具有高效去除效果的無機類吸附劑，該無機材料為全無機復合，其制備方法簡單，處理后的材料便于進一步固化處理。
[0007]其技術(shù)方案如下:
[0008]—種用于處理含銫、鍶、鈷廢水的無機材料，所述無機材料為無機復合吸附劑，所述無機復合吸附劑由鈦氧化物和無機雜多酸鹽復合制備而成；且所述鈦氧化物為二氧化鈦，所述無機雜多酸鹽為含磷雜多酸鹽，其中所述含磷雜多酸鹽所占質(zhì)量分數(shù)為60?70%。
[0009]本發(fā)明中用于處理含銫、鍶、鈷廢水的無機材料，主要是以焦磷酸鉀為基體，硅酸根、釩酸根為雜酸根離子，鋯離子作為金屬陽離子，合成的焦磷雜多酸鹽，以及與鈦氧化物復合而成的無機復合吸附劑。該無機復合吸附劑具有高效去除痕量銫、鍶、鈷離子的作用，而且處理含銫、鍶、鈷廢水后容易進行固化處理。
[0010]下面對其進一步技術(shù)方案進行說明:
[0011]進一步地，所述含磷雜多酸鹽為焦磷釩酸鋯或焦磷硅酸鋯或焦磷鉬酸鋯。包括焦磷釩酸鋯或焦磷硅酸鋯或焦磷鉬酸鋯的含磷雜多酸鹽復合成的無機復合吸附劑吸附速度快，吸附效果好。
[0012]此外，本發(fā)明還提出一種用于處理含銫、鍶、鈷廢水的無機材料的制備方法，包括如下步驟:
[0013]a、將焦磷酸鉀溶液與偏釩酸鈉或硅酸鈉溶液或鉬酸鈉溶液按一定比例混合；
[0014]b、將步驟a所得到的混合液用鹽酸調(diào)節(jié)反應液pH值為強酸性值，再滴加氧氯化鋯溶液反應生產(chǎn)沉淀物；待沉淀物不再生成時，用酸或堿調(diào)節(jié)混合液pH值至定值，靜置一段時間后抽濾至濾出液接近中性；將沉淀物放置于烘箱中進行烘干，得到含磷雜多酸鹽；
[0015]C、將步驟b制備好的含磷雜多酸鹽按質(zhì)量分數(shù)為60?70%和硫酸鈦或四氯化鈦水溶液混合，并滴加碳酸鈉水溶液進行水浴得到混合物溶液；
[0016]d、將步驟c得到的混合物溶液轉(zhuǎn)移到高壓容器中，并將盛裝混合物溶液的高壓容器放置到烘箱中進行烘烤，然后再將高壓容器在室溫下靜置得到沉淀物；用去離子水洗滌沉淀物，將洗滌后沉淀物進行過濾和干燥，干燥后得到無機復合吸附劑。
[0017]進一步地，在步驟a中，焦磷酸鉀溶液的濃度為0.1?1.0mol/L,偏釩酸鈉或硅酸鈉溶液或鉬酸鈉溶液的濃度為0.1?1.0moI/LO
[0018]進一步地，在步驟b中，將混合液用鹽酸調(diào)節(jié)反應液pH值至I?4，在緩慢滴加
0.1?1.0mol/L的氧氯化錯溶液，同時充分攪拌使反應完全；用酸或堿調(diào)節(jié)混合液pH值至定值后，靜置時間為6?12小時，且沉淀物的烘干溫度為40?80°C。
[0019]進一步地，在步驟c中，硫酸鈦或四氯化鈦水溶液的濃度為0.15?0.5mol/L，混合滴加碳酸鈉水溶液的濃度為0.1?0.5mol/L，且混合過程在在磁力攪拌的條件下進行。
[0020]進一步地，在步驟c中，水浴溫度為30?60°C，時間約0.5?1.5小時。
[0021]進一步地，在步驟d中，烘箱中烘烤溫度為40?80°C，烘烤時間為4?6小時，然后室溫靜置時間為3?6小時，洗滌后沉淀物過濾后的干燥溫度為40?80°C。
[0022]本發(fā)明具有如下突出的有益效果:合成的無機復合吸附劑材料能顯示出無機基體的高輻射穩(wěn)定性、對放射性核素離子的高選擇性、易于固液分離、便于固化等優(yōu)點，還可以進行工業(yè)放大生產(chǎn)，有望作為我國自主開發(fā)的核電站放射性廢水處置材料，具有良好的使用價值和應用前景。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明實施例1中所述焦磷釩酸鋯負載二氧化鈦得到的無機復合吸附劑的電鏡圖；
[0024]圖2是本發(fā)明實施例1中所述焦磷釩酸鋯負載二氧化鈦得到的無機復合吸附劑用量對銫、鍶、鈷吸附效果的影響圖；
[0025]圖3是本發(fā)明實施例3中所述焦磷硅酸鋯負載二氧化鈦得到的無機復合吸附劑吸附時間對吸附效果的影響圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。
[0027]本發(fā)明提出一種用于處理含銫、鍶、鈷廢水的無機材料，該無機材料為無機復合吸附劑，該無機復合吸附劑由鈦氧化物和無機雜多酸鹽復合制備而成。且鈦氧化物為二氧化鈦，無機雜多酸鹽為含磷雜多酸鹽，其中含磷雜多酸鹽所占質(zhì)量分數(shù)為60?70%。
[0028]本發(fā)明中用于處理含銫、鍶、鈷廢水的無機材料，主要是以焦磷酸鉀為基體，硅酸根、釩酸根為雜酸根離子，鋯離子作為金屬陽離子，合成的焦磷雜多酸鹽，以及與鈦氧化物復合而成的無機復合吸附劑。該無機復合吸附劑具有高效去除痕量銫、鍶、鈷離子的作用，而且處理含銫、鍶、鈷廢水后容易進行固化處理。而且，上述含磷雜多酸鹽為焦磷釩酸鋯或焦磷硅酸鋯或焦磷鉬酸鋯。包括焦磷釩酸鋯或焦磷硅酸鋯或焦磷鉬酸鋯的含磷雜多酸鹽復合成的無機復合吸附劑吸附速度快，