处理放射性废液用吸附滤芯的制备方法及吸附滤芯技术

本发明专利技术公开了一种处理放射性废液用吸附滤芯的制备方法及吸附滤芯，本发明专利技术提出的高密度挤压工艺成型，滤芯结构致密，机械强度高，在使用中不会出现破损，微粒漏跑的情况；所述的滤芯由微孔材料，如沸石粉、膨润土、高岭土、石墨烯、氧化铝等高密度挤压成型，滤芯结构致密，具有吸附表面积大，吸附容量高，吸附效率高的特点。

【技术实现步骤摘要】
处理放射性废液用吸附滤芯的制备方法及吸附滤芯
本专利技术属于废水处理
，具体涉及一种处理放射性废液用吸附滤芯的制备方法及吸附滤芯。
技术介绍
离子交换法处理放射性废液的优点是操作简便，去污净化效果比较好，但是它仅适用于含盐量低(<1g/L)和悬浮污染物少(<4mg/L)的体系。离子交换法在实际应用中是将离子交换剂填充到交换柱中，一般填充量为柱高的4/5。然而，由于离子交换剂大多形状不规则，机械强度较差，在填充过程经过振动、加压、封边固定等步骤，或在应用时水流冲击下，很容易造成破裂，形成大量小颗粒，吸附时易形成沟流，破坏了吸附床层，整体性能下降。此外，离子交换剂含有大量粒径较小颗粒，实际应用中经常发生漏跑现象，污染后续处理工艺，对环境造成不利影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种处理放射性废液用吸附滤芯的制备方法，经高密度挤压工艺成型，滤芯结构致密，机械强度高。本专利技术的另一个目的是提供一种吸附滤芯，具有吸附表面积大，吸附容量高，吸附效率高的特点。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种处理放射性废液用吸附滤芯的制备方法，包括多孔材料混合物研磨后零价铁改性步骤、与粘接剂混合步骤以及高密度挤压成型步骤，其中，研磨后多孔材料混合物的颗粒粒径目数不低于200目，所述的高密度挤压成型步骤包括多步不同压力条件挤压的子步骤。在上述技术方案中，所述多孔材料为沸石粉、膨润土、高岭土、石墨烯、氧化铝的混合物，所述的的粘接剂为聚丙烯腈或超高分子量聚乙烯，所述沸石粉、膨润土、高岭土、氧化铝、石墨烯和粘接剂的质量份数比为(60～80)：(10～25)：(4～10)：(4～10)：(0.1～10)：(5～15)，所述的多孔材料混合物的微孔孔径大小为0.01μm～10μm。在上述技术方案中，沸石粉、膨润土、高岭土、石墨烯、氧化铝和粘接剂混合物的重量比为(65～75)：(12～23)：(5～8)：(0.5～6)：(5～9)：(7～12)。在上述技术方案中，所述沸石粉为采用10％～15％盐酸处理的改性沸石粉。在上述技术方案中，所述膨润土为钠基膨润土或钙基膨润土或两种混合型。在上述技术方案中，所述高岭土采用煅烧高岭土。在上述技术方案中，所述氧化铝采用活性氧化铝。在上述技术方案中，所述石墨烯为氧化石墨烯、阴离子改性石墨烯、氧化还原石墨烯中的一种或者多种。在上述技术方案中，所述的零价铁改性步骤为，1)将研磨得到的混合粉末吸附二价铁离子，再利用还原剂对粉末颗粒微孔中吸附的二价铁离子进行原位还原，得到改性混合粉末；2)将步骤1)得到的改性混合粉末在300℃～500℃的条件下干燥5h～10h。在上述技术方案中，该高密度挤压成型步骤包括：第一阶段：在温度为50℃～150℃，压力为0.5MPa～1.5MPa的条件下，挤压1h～3h；第二阶段：在温度为100℃～300℃，压力为3MPa～5MPa的条件下，挤压2h～4h；第三阶段：在温度为200℃～350℃，压力为4MPa～7MPa的条件下，挤压3h～6h；第四阶段：在温度为100℃～300℃，压力为5MPa～8MPa的条件下，挤压2h～4h；第五阶段：在模具内自然降温到室温，由此制备得到吸附滤芯。在上述技术方案中，其特征在于，第一阶段为：在温度为100℃～150℃，压力为0.8MPa～1.5MPa的条件下，挤压1.5h～2.5h；第二阶段为：在温度为200℃～300℃，压力为3.5MPa～4.5MPa的条件下，挤压2.5h～4h；第三阶段为：：在温度为280℃～330℃，压力为5MPa～6.7MPa的条件下，挤压4h～5.5h；第四阶段为：在温度为130℃～270℃，压力为5.5MPa～7.6MPa的条件下，挤压2.5h～3.5h。一种由所述的吸附滤芯的制备方法制备的吸附滤芯。本专利技术的优点和有益效果为：本专利技术提出的高密度挤压工艺成型，滤芯结构致密，机械强度高，在使用中不会出现破损，微粒漏跑的情况；所述的滤芯由微孔材料，如沸石粉、膨润土、高岭土、石墨烯、氧化铝等高密度挤压成型，滤芯结构致密，具有吸附表面积大，吸附容量高，吸附效率高的特点。本专利技术的滤芯除了能够高效吸附放射性核素之外，还具有一定的过滤能力，能够应用于存在悬浮污染物的废液体系，而且滤芯结构致密，单位体积吸附容量远远高于离子吸附柱，能够适用于高含盐量的废液体系；可处理多种放射性核素的组合式吸附滤芯达到使用寿命后，经过干燥即可作为放射性固体废物收集填埋，无需其他退役处理，不会产生多余放射性废物，即吸附滤芯无需进行再生操作，不会产生二次废液。附图说明图1为本专利技术的吸附滤芯断面图像。图2为吸附滤芯断面的电镜图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。本专利技术的吸附滤芯的制备方法，包括多孔材料混合物研磨后进行零价铁改性步骤、与研磨后的粘接剂混合步骤以及高密度挤压成型步骤。所述的多孔材料为微孔材料，微孔孔径大小为0.01μm～10μm，如为沸石粉、膨润土、高岭土、石墨烯、氧化铝的的混合物，多孔材料挤压成型所采用的粘接剂为聚丙烯腈或超高分子量聚乙烯。所述的滤芯的密度5000kg/m3以上，如10000-80000kg/m3，优选30000-50000kg/m3。本专利技术采用的沸石粉、膨润土、高岭土、石墨烯、氧化铝均为微孔材料，具有丰富发达的孔隙结构，经研磨后粉末及粘接剂的粒径目数控制在200目以上，如300～500目，然后经过零价铁改性后吸附材料发达的微孔结构内有零价铁涂层，在对放射性核素快速吸附的同时，能够牢固固定放射性核素，在后续放射性固体填埋处理中核素不析出、不脱落，能够保证使用安全性；而且经高密度挤压工艺成型，滤芯结构致密，机械强度高，在使用中不会出现破损，微粒漏跑的情况。所述沸石粉、膨润土、高岭土、石墨烯、氧化铝和粘接剂的重量比为(60～80)：(10～25)：(4～10)：(0.1～10)：(4～10)：(5～15)；优选地，沸石粉、膨润土、高岭土、石墨烯、氧化铝和粘接剂混合物的重量比为(65～75)：(12～23)：(5～8)：(0.5～6)：(5～9)：(7～12)。上述各微孔材料混合，因为有的材料作用有选择性，即只能处理某种物质，所以混合均匀整体空间作用范围就增大了，还有一些场增强效应，具体组分配比可根据物质属性和实际废水的特性而选择。具体地，所述多孔材料为沸石粉、膨润土、高岭土、石墨烯、氧化铝的一种或多种的混合物，多孔材料挤压成型所采用的粘接剂为聚丙烯腈或超高分子量聚乙烯。所述沸石粉为采用10％～15％盐酸处理的改性沸石粉。所述膨润土为钠基膨润土或钙基膨润土或两种混合型。所述高岭土采用煅烧高岭土。所述氧化铝采用活性氧化铝。所述石墨烯为氧化石墨烯、阴离子改性石墨烯、氧化还原石墨烯中的一种或者多种。本专利技术的吸附滤芯克服目前固定床和移动床离子交换法的缺点，该吸附滤芯采用目数高于200目的微孔材料，经过高密度挤压工艺成型，比表面积大，吸附效率和吸附容量高，同时能保证较高的通量。废液在穿过滤芯8时，其所含的放射性核素离子被孔隙结构捕捉，并被零价铁涂层进一步还原，牢牢固定于微孔中。由于滤芯材料具有发达的孔隙结构，经过研磨和高密度挤压后，单位体积所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理放射性废液用吸附滤芯的制备方法，其特征在于，包括多孔材料混合物研磨后零价铁改性步骤、与粘接剂混合步骤以及高密度挤压成型步骤，其中，研磨后多孔材料混合物的颗粒粒径目数不低于200目，所述的高密度挤压成型步骤包括多步不同压力条件挤压的子步骤。

【技术特征摘要】
1.一种处理放射性废液用吸附滤芯的制备方法，其特征在于，包括多孔材料混合物研磨后零价铁改性步骤、与粘接剂混合步骤以及高密度挤压成型步骤，其中，研磨后多孔材料混合物的颗粒粒径目数不低于200目，所述的高密度挤压成型步骤包括多步不同压力条件挤压的子步骤。2.如权利要求1所述的吸附滤芯的制备方法，其特征在于，所述多孔材料为沸石粉、膨润土、高岭土、石墨烯、氧化铝的混合物，所述的的粘接剂为聚丙烯腈或超高分子量聚乙烯，所述沸石粉、膨润土、高岭土、氧化铝、石墨烯和粘接剂的质量份数比为(60～80)：(10～25)：(4～10)：(4～10)：(0.1～10)：(5～15)，所述的多孔材料混合物的微孔孔径大小为0.01μm～10μm。3.如权利要求2所述的吸附滤芯的制备方法，其特征在于，沸石粉、膨润土、高岭土、石墨烯、氧化铝和粘接剂混合物的重量比为(65～75)：(12～23)：(5～8)：(0.5～6)：(5～9)：(7～12)。4.如权利要求3所述的吸附滤芯的制备方法，其特征在于，所述沸石粉为采用10％～15％盐酸处理的改性沸石粉。5.如权利要求3所述的吸附滤芯的制备方法，其特征在于，所述膨润土为钠基膨润土或钙基膨润土或两种混合型。6.如权利要求3所述的吸附滤芯的制备方法，其特征在于，所述高岭土采用煅烧高岭土。7.如权利要求3所述的吸附滤芯的制备方法，其特征在于，所述氧化铝采用活性氧化铝。8.如权利要求3所述的吸附滤芯的制备方法，其特征在于，所述石墨烯为氧化石墨烯、阴离子改性石墨烯、氧化还原石墨烯中的一种或者...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明亚，魏世超，毕远伟，杜鹃，王焕志，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，
类型：发明
国别省市：天津,12