一种吸附放射性元素的吸附材料的制备方法及应用技术

一种吸附放射性元素的吸附材料的制备方法及应用，属于吸附材料的技术领域，包括以下步骤：(1)将偏钛酸配制成质量浓度为900‑1000g/L偏钛酸浆料，调pH值为8‑9，加入分散剂，搅拌分散均匀后，制得A浆料；(2)将A浆料湿法砂磨至平均粒径≤0.5μm，制得B浆料；(3)加入水溶性硅烷偶联剂，对偏钛酸表面进行活化处理，制得C浆料；(4)加入造孔剂，搅拌混合均匀制得D浆料；(5)经微波干燥制得E物质；(6)进行气流粉碎，在气流粉碎过程中同时进行有机表面处理，制得漂浮偏钛酸吸附材料。本吸附材料不仅可吸附核废水中的放射性元素，还可以修复核放射性污染土壤，具有吸附效率高、吸附速度快、成本低廉，吸附之后可漂浮于水面，易于回收和再重复利用。

Preparation and application of an adsorption material for absorbing radioactive elements

【技术实现步骤摘要】
一种吸附放射性元素的吸附材料的制备方法及应用
本专利技术属于吸附材料的
，涉及核废弃物中放射性元素的处理技术，具体涉及一种吸附放射性元素的吸附材料的制备方法，特别涉及一种能去除核废水中和修复核污染土壤中放射性元素的漂浮偏钛酸吸附材料。水体中的放射性污染主要来源于核发电中原子反应堆设施等排放的废水，主要含有铀、锶、铯、钚、钍、镭等放射性元素，与传统的复杂工艺相比，本吸附材料具有工艺简单、吸附效率高、易回收再利用、处理效果稳定、价格低廉等优点，还可以应用于核放射性污染土壤的修复。
技术介绍
对环境造成放射性污染的人工污染源除了医用射线源，还有核试验产生的放射性沉降物以及核电站的各种放射性废弃物等，核电站工业包括核燃料的开采、反应堆的运行和辐照后燃料的回收等，在这些过程中都会产生放射性水污染。而在核电站工业中，放射性水污染最严重的是核燃料的再处理，目前核电站造成的全球性水污染最为严重，尤其核电站遗留的各种放射性废弃物，它通过水、土壤、植物、动物等，最后进入人体，从而危害健康。辐射通过人体时，能与细胞发生作用，影响细胞的分裂，使细胞受到严重的损伤，以致出现死亡、细胞减少和功能丧失。还能使细胞产生异常的生殖功能，能使胎儿引起基因突变和染色体畸变，发生结构畸型和功能异常，使一代甚至几代人受害，还会引发各种人体的癌症、白内障、不育症，甚至早死。即使是微量的核废弃物，人体受到照射后，也会出现机体效应，通常表现为头痛、头晕、食欲不振、睡眠障碍等情况。因此如何安全有效地处置核放射性废水，减轻其对人类的危害，已成为核电站放射性废水处理面临的迫切需求。目前处理核放射性废水，通常采用的方法有絮凝沉淀、蒸发、离子交换、生物处理和膜技术等方法，这些处理方法存在着处理效率低、处理费用高、后续处理繁琐以及产生二次污染等不同的缺点。吸附作为一种有效、方便、稳定的处理方法，被广泛应用于含有放射性元素废水的处理。但是吸附处理的效果与吸附剂的性能有很大关系。目前有关报导了活性炭、天然无机粘土矿物、钛酸盐、石墨烯等作为吸附剂来处理含有放射性元素的废水，但是其存在不是吸附效率较低、就是难以回收再利用以及制备工艺复杂、成本造价较高等缺陷，导致无法实现工业化的大规模的应用。另外，目前针对核放射性污染的土壤，去除土壤中的放射性元素效果也是较差。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中吸附剂对放射性元素吸附效率低下、不易回收再利用、制备工艺复杂、成本较高等缺点，提供一种以工业偏钛酸为基础原料，在经过湿法砂磨之后，再进行水溶性偶联剂表面改性活化处理，再加入造孔剂，烘干造孔，再进行气流粉碎的同时进行有机表面处理，制备一种针对核废水和土壤中的放射性元素，具有吸附效率高、吸附速度快、成本低廉、可漂浮水面的偏钛酸吸附材料，针对核废水，在吸附放射性元素之后，易于回收、还可以再重复利用，另外还可以对核放射性元素污染的土壤进行修复，通过灌溉，偏钛酸吸附材料可漂浮于水面之上，达到除去土壤中核放射性元素的目的。本专利技术为实现技术目的所采用的技术方案为：一种吸附放射性元素的吸附材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将偏钛酸溶于去离子水中，搅拌，配制成质量浓度为900-1000g/L的偏钛酸浆料，然后调节偏钛酸浆料的pH值为8-9，再加入分散剂，搅拌分散均匀后，制得A浆料；(2)将A浆料放置于砂磨机中，进行反复循环湿法砂磨，直至偏钛酸的平均粒径≤0.5μm，制得B浆料；(3)向B浆料中加入水溶性硅烷偶联剂，加入量为偏钛酸质量的3-5％，边加入边搅拌，加入完毕后，继续搅拌1-2h，对偏钛酸表面活化处理，制得C浆料；(4)向C浆料中加入造孔剂，加入量为偏钛酸质量的5-8％，搅拌混合均匀后，制得D浆料；(5)将D浆料在80-90℃的温度下，进行微波干燥3-5h，制得E物质；(6)将E物质进行气流粉碎，在气流粉碎过程中同时进行有机表面处理，制得漂浮偏钛酸吸附材料。步骤(1)中所述偏钛酸为硫酸法制二氧化钛的中间产物，平均粒径为3-5μm，偏钛酸质量百分含量≥98％，堆积密度为0.8-1.0g/cm3。步骤(1)中调节偏钛酸浆料的pH值为8-9采用质量百分含量为15-20％的NaOH水溶液进行调节。步骤(1)中所述的分散剂为硅酸钠，加入量为偏钛酸质量的0.5-1％。步骤(4)中所述造孔剂为碳酸铵。步骤(6)中所述有机表面处理所用的有机表面处理剂为三羟甲基丙烷，加入量为偏钛酸质量的1-3％。步骤(1)、步骤(3)和步骤(4)中所述搅拌的搅拌转速均为800-1000rpm。如上述所述制备方法制备的吸附材料在吸附含有放射性元素废水中的应用，包括以下步骤：I、按权利要求1所述的制备方法制备得到漂浮偏钛酸吸附材料；II、将步骤I得到的漂浮偏钛酸吸附材料加入到含有放射性元素的废水中，以2000-2500rpm的转速进行搅拌，完成吸附。控制含有放射性元素废水的温度为55℃，pH值为9.5。如上述所述制备方法制备的吸附材料对土壤中放射性元素吸附的应用，包括以下步骤：i、按权利要求1所述的制备方法制备得到漂浮偏钛酸吸附材料；ii、将步骤i得到的漂浮偏钛酸吸附材料加入到土壤中进行吸附。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术所用主要原料为工业偏钛酸，为硫酸法制二氧化钛的中间产物，平均粒径为3-5μm，虽然对核废水中的放射性元素具有一定的吸附性能，但是其难以溶于水，吸附效率较差，经过本专利技术的进一步湿法分散砂磨，不仅减小了其平均粒径，还降低了其堆积密度，通过烘干过程中的造孔技术，进一步提高了偏钛酸的比表面积，也进一步提高了其对放射性元素的吸附性能；再通过水溶性偶联剂表面活化处理以及气流粉碎过程中采用三羟甲基丙烷，对偏钛酸进行有机表面处理，对偏钛酸的表面进行了羟基活化作用，不仅提高了偏钛酸材料对放射性元素的吸收性能，还使材料均漂浮于核废水面之上，有利于复合材料的回收，再利用。(2)本专利技术吸附材料在针对核废水中的放射性元素吸附时，在2000-2500rpm进行高速搅拌，可使偏钛酸和放射性元素充分接触，吸附效果较好，吸附后偏钛酸可完全漂浮于水面上，易于回收；尤其是控制废水的温度在55℃，pH为9.5时，吸附材料的吸附效率最佳。(3)本漂浮偏钛酸吸附材料，在吸附放射性元素之后，经过质量百分含量为15-20％的盐酸洗脱之后，可重复使用。(4)本专利技术所制备的漂浮偏钛酸吸附材料，不仅可以应用于处理核废水中放射元素，还可以修复放射性元素污染的土壤，通过对土壤的灌溉，偏钛酸吸附核放射性元素之后，可漂浮于土壤灌溉水面之上，从而方便易于除去土壤中的放射性元素，经过盐酸洗脱之后，还可以重复再利用。(5)本专利技术制备工艺简单，所用原料价格低廉，对于核放射性元素去除工艺操作简便，并且材料易于回收再利用。本专利技术漂浮偏钛酸吸附放射性元素的吸附机理为：本专利技术对放射性金属元素的吸附主要有物理吸附、化学健吸附即化学吸附以及物理化学健共吸附的作用。...

【技术保护点】
1.一种吸附放射性元素的吸附材料的制备方法，以偏钛酸为原料，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将偏钛酸溶于去离子水中，搅拌，配制成质量浓度为900-1000g/L的偏钛酸浆料，然后调节偏钛酸浆料的pH值为8-9，再加入分散剂，搅拌分散均匀后，制得A浆料；/n(2)将A浆料放置于砂磨机中，进行反复循环湿法砂磨，直至偏钛酸的平均粒径≤0.5μm，制得B浆料；/n(3)向B浆料中加入水溶性硅烷偶联剂，加入量为偏钛酸质量的3-5％，边加入边搅拌，加入完毕后，继续搅拌1-2h，制得C浆料；/n(4)向C浆料中加入造孔剂，加入量为偏钛酸质量的5-8％，搅拌混合均匀后，制得D浆料；/n(5)将D浆料在80-90℃的温度下，进行微波干燥3-5h，制得E物质；/n(6)将E物质进行气流粉碎，在气流粉碎过程中同时进行有机表面处理，制得漂浮偏钛酸吸附材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种吸附放射性元素的吸附材料的制备方法，以偏钛酸为原料，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将偏钛酸溶于去离子水中，搅拌，配制成质量浓度为900-1000g/L的偏钛酸浆料，然后调节偏钛酸浆料的pH值为8-9，再加入分散剂，搅拌分散均匀后，制得A浆料；
(2)将A浆料放置于砂磨机中，进行反复循环湿法砂磨，直至偏钛酸的平均粒径≤0.5μm，制得B浆料；
(3)向B浆料中加入水溶性硅烷偶联剂，加入量为偏钛酸质量的3-5％，边加入边搅拌，加入完毕后，继续搅拌1-2h，制得C浆料；
(4)向C浆料中加入造孔剂，加入量为偏钛酸质量的5-8％，搅拌混合均匀后，制得D浆料；
(5)将D浆料在80-90℃的温度下，进行微波干燥3-5h，制得E物质；
(6)将E物质进行气流粉碎，在气流粉碎过程中同时进行有机表面处理，制得漂浮偏钛酸吸附材料。


2.根据权利要求1所述的一种吸附放射性元素的吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述偏钛酸为硫酸法制二氧化钛的中间产物，平均粒径为3-5μm，偏钛酸质量百分含量≥98％，堆积密度为0.8-1.0g/cm3。


3.根据权利要求1所述的一种吸附放射性元素的吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中调节偏钛酸浆料的pH值为8-9采用质量百分含量为15-20％的NaOH水溶液进行调节。


4.根据权利要求1所述的一种吸附放射性元素的吸附材料的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张千，张川，张建平，
申请(专利权)人：河北麦森钛白粉有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13