一种处理放射性含锝溶液的方法技术

本发明专利技术公开了一种处理放射性含锝水溶液的方法。该方法具体包括以下步骤：调节含Tc(VII)溶液pH为酸性；在含Tc(VII)溶液中添加一定量的烘焙炭和有机酸盐，搅拌震荡一段时间后使Tc(VII)还原为环境流动性较差的Tc(IV)并吸附分离。其中烘焙炭是由笋壳颗粒进行低温烘焙制得的，经过烘焙提高其比表面积和表面官能团数量，通过吸附有机酸盐发生氧化还原反应，改变了有机酸盐的电子传递方式并强化了其给电子效果，将Tc(VII)还原为Tc(IV)。本发明专利技术利用废物再利用制得的烘焙炭和有机酸盐，实现高效还原处理锝，解决现有方法过程复杂、处理成本高的问题，同时避免了治理过程中的二次污染问题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种处理放射性含锝溶液的方法


[0001]本专利技术属于放射性核素分离领域，具体涉及一种处理放射性含锝溶液的方法。

技术介绍

[0002]随着人类的不断发展，全世界对能源的需求日益增长，作为一种清洁、经济、可持续的能源，铀/钚裂变型核能是目前部分替代化石燃料能源的最理想选择之一，为我国经济快速增长提供了不可或缺的能量供应。随着世界各地储存的高放射性废物日益增加，寻找高效、可靠、经济有效的乏燃料后处理的方法策略是一个日益重要的国际关切问题。43号元素锝（Tc）是乏燃料废液长期放射毒性的主要来源之一。锝
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99是β放射体，半衰期为2.13
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105年，它是重核裂变生成的主要核素之—，因其难以处理而被存储放置，导致乏核燃料和含锝溶液的大量库存。锝主要以高锝酸根阴离子TcO4−
存在核废液中，具有高溶解度、高环境流动性、行为复杂等特点，这导致含锝储存液出现放射性泄漏污染的风险。因此，提高含锝放射性溶液的安全性是一个巨大的挑战。四价锝Tc(IV)是一种相对固定且环境迁移性低的锝形态，因此将 七价锝Tc(VII) 还原为四价锝Tc(IV)可以提高含锝溶液存储安全性的有效方法，是一种有前景的储锝策略。
[0003]已经开发了各种方法还原固定Tc(VII)以提高其储存安全性。如辐射还原法、生物还原法、电还原法和光还原法等。但这些方法大多不易实施，操作复杂且成本高昂。寻找一种简单方便、成本低廉的锝还原方法仍是一个具有挑战性的课题。小分子有机酸是一种弱给电子体，但其在水溶液中的给电子能力有限。最近，生物炭因具有氧化还原活性、能够参与氧化还原反应的能力被证实而受到关注。烘焙炭是一种由低温热处理而得的生物炭，其来源广泛、价格低廉，具有丰富的含氧官能团，能与重金属离子螯合，是一种天然吸附材料，作为吸附剂已被应用于重金属的吸附分离，但烘焙炭的还原吸附能力较弱，其还原锝的能力有限。因此利用烘焙炭增强小分子有机酸还原锝的能力并利用烘焙炭和小分子有机酸共同处理放射性含锝溶液将是一种潜在的简便、可持续的方法。竹笋壳是竹笋加工业的副产物，常作为废物焚烧或填埋，造成资源损失。但其可作为可持续的原料用以制备烘焙炭。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供了一种处理放射性含锝水溶液的方法。该方法克服了还原锝工艺复杂、成本高昂的问题，提供了一种工艺简单、使用方便、操作便捷的放射性核素锝的还原方法。
[0005]本专利技术采用如下技术方案：一种处理放射性含锝水溶液的方法，包括以下步骤：1)调pH：调节含Tc(VII)溶液的pH为酸性；2)锝还原：将一定量的烘焙炭和有机酸盐加至酸性含Tc(VII)溶液中进行搅拌震荡吸附反应一段时间。
[0006]上述方法，步骤1）中含Tc(VII)溶液中锝浓度为20
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100 mg/L，调节含Tc(VII)溶液
pH至1
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5。
[0007]上述方法，步骤2）中烘焙炭的加入量为每10 mL含Tc(VII)溶液加入0.01
‑
0.1 g烘焙炭，有机酸盐的浓度为1
‑
5 mmol/L；反应温度控制在20
‑
40℃，反应时间为12
‑
24 h，搅拌速度为130 rpm。所述有机酸盐为酒石酸钠、草酸钠、乳酸钠、琥珀酸钠中的任意一种。
[0008]上述方法，步骤2）中烘焙炭的具体制备步骤如下：（1）制粒：将竹笋壳洗净、干燥并粉碎成40
‑
100目的颗粒状，筛分后置于干燥容器备用；（2）烘焙：将步骤（1）制得的笋壳颗粒置于管式炉，通入惰性气氛，在200
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500℃下烘焙0.5
‑
2 h后自然冷却至室温制得炭颗粒；所述惰性气氛为氩气、氮气、二氧化碳中的任意一种。
[0009]（3）研磨：步骤（2）制得的炭颗粒充分研磨3
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30 min，将研磨后的颗粒洗涤、40
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60℃下干燥后得到烘焙炭。
[0010]上述方法在放射性核素锝还原中的应用。
[0011]本专利技术的有益效果：1.本专利技术制备烘焙炭的生物质原料为农林废弃物，其来源广泛，成本低廉，同时能够实现废物利用；制得的烘焙炭经过了烘焙、研磨，表面官能团丰富并充分暴露活性位点，无需额外添加剂和复杂步骤，制备方法简单。
[0012]2.烘焙炭表面的含氧官能团成为放射性核素七价锝的吸附和还原位点，将Tc(VII)还原固定为Tc(IV)并提供络合位点；当添加有机酸后，烘焙炭通过吸附小分子有机酸盐改变了有机酸盐的电子传递方式并强化了其给电子效果，使得对Tc(VII)的还原能力大大提升，两者共同使用性能优于两者单独使用。
附图说明
[0013]图1为本专利技术制得的烘焙炭、小分子有机酸与烘焙炭两者共同对锝的去除率随时间的变化情况图。
[0014]图2为本专利技术在不同条件下制得的烘焙炭以及原状生物质的傅里叶变换红外光谱表征图。
具体实施方式
[0015]下面结合实施案例对本专利技术做进一步说明，实施案例将帮助更好地理解本专利技术，但本专利技术并不仅仅局限于下述实施例。
[0016]实施例1一种处理放射性含锝水溶液的方法，包括如下步骤：将浓度为40 mg/L的含Tc(VII)溶液pH调节为3，并加入5 mmol/L的草酸钠，取烘焙炭0.02 g加入到10 mL上述混合溶液中。将上述体系在30℃下以l30 rpm的转速振荡吸附反应12 h，测定吸附液中剩余Tc(VII)浓度，吸附完成后溶液中Tc(VII)的浓度由40 mg/L降低为18.097 mg/L，经烘焙炭还原，Tc(IV)的浓度由0 mg/L升高为14.302 mg/L。
[0017]烘焙炭的制备步骤如下：(1)制粒：将竹笋壳洗净、干燥并粉碎成颗粒状，过60目筛后置于干燥容器备用；
(2)烘焙：将制得的笋壳颗粒置于管式炉，通入二氧化碳气体，在200℃下烘焙2小时后自然冷却至室温，洗涤至中性后充分干燥，得到炭颗粒。
[0018](3)研磨：将制得的炭颗粒进行10 min的充分研磨，经过洗涤、干燥，得到烘焙炭。
[0019]实施例2一种处理放射性含锝水溶液的方法，其特征在于如下步骤：将浓度为50 mg/L的含Tc(VII)溶液pH调节为1，并加入1 mM的草酸钠，取烘焙炭0.02 g加入到10 mL上述混合溶液中。将上述体系在30℃下以l30 rpm的转速振荡吸附12 h，测定吸附液中剩余Tc(VII)浓度，吸附完成后溶液中Tc(VII)的浓度由50 mg/L降低为29.568 mg/L，经烘焙炭还原，Tc(IV)的浓度由0 mg/L升高为19.332 mg/L。
[0020]烘焙炭的制备步骤如下：(1)制粒：将竹笋壳洗净、干燥并粉碎成颗粒状，过80目筛后置于干燥容器备用；(2)烘焙：将制得的笋壳颗粒置于管式炉，通入二氧化碳气体，在350℃下烘焙1.5小时后自然冷却至室温，洗涤至中性后充分干燥，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种处理放射性含锝水溶液的方法，其特征在于，包括以下步骤：调pH：调节含Tc(VII)溶液pH为酸性；锝还原：将一定量的烘焙炭和有机酸盐加入酸性含Tc(VII)溶液中进行搅拌震荡吸附反应一段时间。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1）中含Tc(VII)溶液的锝浓度为20
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100 mg/L，含Tc(VII)溶液的pH控制在1
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5。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2）中烘焙炭的加入量为每10 mL含Tc(VII)溶液加入0.01
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0.1 g烘焙炭；有机酸盐的浓度为1
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5 mmol/L，反应温度控制在20
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40℃，震荡吸附反应时间为12
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24 h。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2）中所述有机...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晖，张佳源，汪湉，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：