一种利用碳基磁性纳米复合材料浓缩放射性溶液的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用碳基磁性纳米复合材料浓缩放射性溶液的方法，涉及分离纯化及浓缩技术领域。本发明专利技术提供的方法，包括以下步骤：将碳基磁性纳米复合材料和放射性溶液混合，进行吸附，得到第一混合液；所述放射性溶液中的放射性元素为锰、锶和钴中的一种或几种；将所述第一混合液进行静置或磁性分离，移除部分上清液，得到初步浓缩液；将所述初步浓缩液和高价铝离子混合，进行脱附，得到第二混合液；将所述第二混合液进行固液分离，移除固体材料，得到浓缩液。本发明专利技术提供的方法可以实现对放射性元素(锰、锶、钴)快速高效的吸附去除和脱附纯化分离，以及低浓度浓缩到高浓度，在分离、纯化和浓缩方面，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种利用碳基磁性纳米复合材料浓缩放射性溶液的方法
本专利技术涉及分离纯化及浓缩
，具体涉及一种利用碳基磁性纳米复合材料浓缩放射性溶液的方法。
技术介绍
核能作为一种新型能源，其放射性废液的快速、高效处理和循环利用一直是世界各国关注的问题。在核燃料反应过程中，会产生大量的放射性废料并且很难处理。另外，放射性废料释放到水中会对环境造成严重的长期危害和对人类健康造成严重风险。吸附法是一种低成本、简单、高效、环保的废水处理方法。氧化石墨烯因其独特的物化特性，如高比表面积、高分散性和高潜在吸附能力，可作为优质吸附剂使用；在核废料管理和环境污染清理中，氧化石墨烯是水溶液中有效去除和预浓缩放射性核素的合适材料。但是氧化石墨烯不易从水中分离，将氧化石墨烯进行磁性材料功能化可以被认为是快速分离和保持其高吸附的有效方法。。吸附和解吸可以实现离子的去除、分离提纯及浓缩，是去除废液中放射性元素和重要元素再利用的理想方法。大部分研究工作注重对离子的吸附和吸附后的再利用，对脱附解吸研究较少，脱附是在氧化石墨烯复合吸附材料广泛应用中亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用碳基磁性纳米复合材料浓缩放射性溶液的方法，本专利技术提供的方法可以实现对放射性元素(锰、锶、钴)快速高效的吸附去除和脱附纯化分离，以及低浓度浓缩到高浓度。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种利用碳基磁性纳米复合材料浓缩放射性溶液的方法，包括以下步骤：将碳基磁性纳米复合材料和放射性溶液混合，进行吸附，得到第一混合液；所述放射性溶液中的放射性元素为锰、锶和钴中的一种或几种；将所述第一混合液进行静置或磁性分离，移除部分上清液，得到初步浓缩液；将所述初步浓缩液和高价铝离子混合，进行脱附，得到第二混合液；将所述第二混合液进行固液分离，得到浓缩液。优选地，所述碳基磁性纳米复合材料为四氧化三铁修饰的氧化石墨烯基磁性纳米复合材料。优选地，所述碳基磁性纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：将铁盐的酸性水溶液和氧化石墨烯的酸性水溶液混合，调节所得分散体系的pH值为12，进行搅拌，得到碳基磁性纳米复合材料。优选地，所述铁盐为FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O的混合物。优选地，所述搅拌的温度为80～85℃；所述搅拌的时间为45～60min。优选地，所述高价铝离子为正三价铝离子。优选地，所述高价铝离子和碳基磁性纳米复合材料的质量比≥3：200。优选地，所述固液分离为过滤分离或磁性分离。优选地，所述磁性分离为钕铁硼磁铁分离。优选地，所述浓缩液中放射性元素的活度浓度为140～210Bq·L-1。本专利技术提供了一种利用碳基磁性纳米复合材料浓缩放射性溶液的方法，包括以下步骤：将碳基磁性纳米复合材料和放射性溶液混合，进行吸附，得到第一混合液；所述放射性溶液中的放射性元素为锰、锶和钴中的一种或几种；将所述第一混合液进行静置或磁性分离，移除部分上清液，得到初步浓缩液；将所述初步浓缩液和高价铝离子混合，进行脱附，得到第二混合液；将所述第二混合液进行固液分离，得到浓缩液。本专利技术先将碳基磁性纳米复合材料和放射性溶液混合，利用碳基磁性纳米复合材料吸附放射性溶液中的放射性元素(锰、锶、钴)；经过静置或磁性分离后，吸附了放射性元素的碳基磁性纳米复合材料发生沉淀，与上清液分离，移除部分上清液后，实现对放射性溶液的初步浓缩；然后本专利技术将初步浓缩液和高价铝离子混合，利用高价铝离子使吸附放射性元素的碳基磁性纳米复合材料发生竞争取代，使碳基磁性纳米复合材料上吸附的放射性元素脱附出来，释放到第二混合液中；经过固液分离后，含有铝离子的碳基磁性纳米复合材料发生沉淀，移除固体物质，得到浓缩液。本专利技术提供的方法可以实现对放射性元素(锰、锶、钴)快速高效的吸附去除和脱附纯化分离，以及低浓度浓缩到高浓度，在分离、纯化和浓缩方面，具有良好的应用前景。附图说明图1为实施例1制备的四氧化三铁修饰的氧化石墨烯基磁性纳米复合材料的VSM图和磁性分离效果图；图2为实施例1中稀释后的放射性溶液(C1-300mL)，上清液(C2-300mL)和浓缩液(C3-30mL)中Co-60的活度浓度和溶液体积变化及浓缩倍数图；图3为实施例1中M-GO对放射性Co-60的去除率和脱附率图；图4为实施例2中M-GO对非放射性同位素(Mn，Sr，Co)和Al的去除率图；图5为实施例2中非放射性同位素(Mn，Sr，Co)的脱附率和Al的残留质量浓度图。具体实施方式本专利技术提供了一种利用碳基磁性纳米复合材料浓缩放射性溶液的方法，包括以下步骤：将碳基磁性纳米复合材料和放射性溶液混合，进行吸附，得到第一混合液；所述放射性溶液中的放射性元素为锰、锶和钴中的一种或几种；将所述第一混合液进行静置或磁性分离，移除部分上清液，得到初步浓缩液；将所述初步浓缩液和高价铝离子混合，进行脱附，得到第二混合液；将所述第二混合液进行固液分离，得到浓缩液。本专利技术将碳基磁性纳米复合材料和放射性溶液混合，进行吸附，得到第一混合液。在本专利技术中，所述放射性溶液中的放射性元素为锰、锶和钴中的一种或几种。本专利技术对所述放射性溶液的活度浓度没有特殊要求，本领域技术人员所熟知的放射性溶液均可。在本专利技术的具体实施例中，所述放射性溶液的活度浓度转换为质量浓度优选≤1mg·L-1；所述放射性溶液的pH值优选为7。在本专利技术中，当所述放射性溶液的质量浓度≤1mg·L-1时，所述碳基磁性纳米复合材料与放射性溶液的用量比优选≥3mg：10mL。在本专利技术中，所述碳基磁性纳米复合材料优选为四氧化三铁修饰的氧化石墨烯基磁性纳米复合材料。在本专利技术中，所述碳基磁性纳米复合材料中四氧化三铁的质量含量优选为64.9％。在本专利技术中，所述碳基磁性纳米复合材料的制备方法，优选包括以下步骤：将铁盐的酸性水溶液和氧化石墨烯的酸性水溶液混合，调节所得分散体系的pH值为12，进行搅拌，得到碳基磁性纳米复合材料。在本专利技术中，所述铁盐优选为FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O的混合物；所述FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O的物质的量比优选为1：2。在本专利技术中，所述铁盐的酸性水溶液的溶剂优选为稀盐酸和水的混合溶液；所述铁盐的酸性水溶液的质量浓度优选为7～8g·L-1。在本专利技术中，所述氧化石墨烯的酸性水溶液的溶剂优选为稀盐酸和水的混合溶液；所述氧化石墨烯的酸性水溶液中氧化石墨烯的质量浓度优选为0.25～0.35g·L-1。在本专利技术中，所述铁盐与氧化石墨烯的质量比优选为6:1。在本专利技术中，所述混合的方法优选为将铁盐的酸性水溶液加入氧化石墨烯的酸性水溶液中；所述混合的温度优选为70～80℃，更优选为74～78℃；所述混合优选在氮气保护下进行。在本专利技术中，优选采用氨水调节所得分散体系的pH值为10～12，本专利技术调节体系的pH值为12用于提供碱性环境。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用碳基磁性纳米复合材料浓缩放射性溶液的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将碳基磁性纳米复合材料和放射性溶液混合，进行吸附，得到第一混合液；所述放射性溶液中的放射性元素为锰、锶和钴中的一种或几种；/n将所述第一混合液进行静置或磁性分离，移除部分上清液，得到初步浓缩液；/n将所述初步浓缩液和高价铝离子混合，进行脱附，得到第二混合液；/n将所述第二混合液进行固液分离，得到浓缩液。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用碳基磁性纳米复合材料浓缩放射性溶液的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将碳基磁性纳米复合材料和放射性溶液混合，进行吸附，得到第一混合液；所述放射性溶液中的放射性元素为锰、锶和钴中的一种或几种；
将所述第一混合液进行静置或磁性分离，移除部分上清液，得到初步浓缩液；
将所述初步浓缩液和高价铝离子混合，进行脱附，得到第二混合液；
将所述第二混合液进行固液分离，得到浓缩液。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳基磁性纳米复合材料为四氧化三铁修饰的氧化石墨烯基磁性纳米复合材料。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述碳基磁性纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将铁盐的酸性水溶液和氧化石墨烯的酸性水溶液混合，调节所得分散体系的pH值为12，进行搅拌，得到碳基磁性纳米复合材料。
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，夏新明，陈均朗，徐一清，王志坤，
申请(专利权)人：浙江农林大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33