一种伊毛缟石基复合吸附剂去除放射性核废水碘的方法

本发明涉及核废水处理，尤其涉及一种伊毛缟石基复合吸附剂去除放射性核废水碘的方法。

背景技术：

1、核能发电、放射性医疗等技术的发展在造福人类的同时也不可避免的产生着大量的放射性废液。碘-129/131作为放射性废水中的主要元素，具有放射性大、裂变产额高、半衰期长、射线能量高等特点，对人体和环境危害较大。因此，去除放射性核废水碘是科研工作者的研究热点之一。

2、目前，放射性核废水中碘离子的去除方法主要有化学沉淀法、吸附法、离子交换法、膜分离法、生物处理法等。膜分离法是采用压力差去分离离子，然而膜分离法，膜容易污染，再生费用高。离子交换法是采用离子交换剂，根据不同离子的活泼性，能够使碘离子与阴离子进行离子交换使碘离子的固化，但是离子交换法容易受到其它离子的干扰，导致其去除效率不高。生物处理法是采用微生物对放射性核废水中的碘离子的吸附，其吸附量相对比较低及核辐射对微生物的影响，导致去除率不稳定，使其无法大规模的应用。吸附法具备工艺简单、吸附容量大、选择性高且痕量处理能力强等特点，目前已成为最具有竞争力的方法。吸附剂的选择是吸附法中起到关键的作用，目前市面上的吸附剂对碘离子的去除率偏低，原材料价格昂贵，吸附剂再生比较困难，对离子选择性差，及易导致二次污染等缺点，因此选择合适的原料制备高性能的吸附剂是解决放射性核污染的关键。

3、伊毛缟石是地表环境中广泛存在的一类天然纳米矿物，在火山活动有关的土壤中常见。其具有单壁管状纳米结构，由卷曲的三水铝石片构成管外骨架，管内侧为原硅酸基团，具有高反应活性、比表面积巨大、活性高、可与水中的阴/阳离子、有机物及其它土壤矿物颗粒发生相互作用，在放射性核废水污染治理方面有很好的应用前景。除此之外，近年来世界范围内陆续有关于发现新的伊毛缟石富集区的报道，该类矿物的潜在资源价值可观。因此，如何有效利用伊毛缟石制备吸附剂用于去除放射性核废水碘，对于放射性核废水治理具有重要意义。

技术实现思路

1、基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种伊毛缟石基复合吸附剂去除放射性核废水碘的方法。

2、本发明提出的一种伊毛缟石基复合吸附剂去除放射性核废水碘的方法，包括以下步骤：

3、将伊毛缟石基复合吸附剂加入含放射性碘水溶液中，在20-30℃条件下，以20-40khz频率振荡0.5-5h后离心处理，得到上清液为处理后溶液。

4、优选地，所述的伊毛缟石基复合吸附剂与含放射性碘核废水溶液的质量体积比为(0.01-0.15)g：100ml。

5、优选地，所述的放射性碘水溶液的浓度为0.05-50mmol/l。

6、优选地，所述的伊毛缟石基复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

7、将伊毛缟石、辉铋矿和低品位辰砂，经破碎、过筛后得到混合物料；向混合物料中加水搅拌均匀后，在保护气体的气氛下煅烧、冷却至室温，得到伊毛缟石基复合吸附剂。

8、更优选地，所述的伊毛缟石、辉铋矿、低品位辰砂的质量比为：(2-4)：(1-3)：(1-5)。

9、更优选地，所述的过筛的目数为150-250目。

10、更优选地，所述的混合物料与水的质量比为(3-5)：1。

11、更优选地，所述的保护气体为氮气。

12、更优选地，所述的煅烧温度为100-1000℃，煅烧时间为2-4h。

13、本发明的有益效果在于以下几个方面：

14、(1)本发明所采用的矿物原料中低品位辰砂是一种硫化汞矿物，辉铋矿是一种硫化铋矿物，煅烧热解后的低品位辰砂、辉铋矿能够形成单斜辰砂、单斜辉铋矿，其具有较高的活性，能够提高对放射性核废水碘离子的亲和性。

15、(2)本发明采用伊毛缟石、低品位辰砂和辉铋矿共热解，可促进伊毛缟石结构进一步无序化，热解后的伊毛缟石结构产生莫来石相和纳米氧化铝晶畴，使晶体结构铝在比较低温度下发生活化，提高了吸附剂的活性，并参与协同放射性碘的吸附反应，提高了吸附剂对放射性碘的吸附能力。本发明提供的伊毛缟石基复合吸附剂，以多孔结构的伊毛缟石为基材，辉铋矿和低品位辰砂为原料，在保护气氛下100-1000℃，煅烧法一步原位生成，其主要物相组成为热解后的多孔伊毛缟石、热解后的辉铋矿(bi1-xs)和热解后的低品位辰砂(hg1-xs)。伊毛缟石基复合吸附剂，具有多级别孔结构的复合吸附剂，由于伊毛缟石中含有不同形式的化学水(其包括：结构水、结晶水、沸石水、表面吸附水)，在高温下热解脱水、蒸发，产生多级别孔隙结构，具有高开放孔隙率、高吸附性、高生物化学活性，将其应用在放射性核废水碘的处理，可以实现碘的高效去除。

16、(3)本发明将伊毛缟石基复合吸附剂加入含放射性碘水溶液中，振荡、离心处理后，即可去除放射性碘，操作方法简单、去除效率高。其主要优势体现在以下几个方面：

17、①伊毛缟石基复合吸附剂通过静电吸附作用吸附放射性碘离子：伊毛缟石、辉铋矿和低品位辰砂在氮气气氛下煅烧热解会减小伊毛缟石基复合吸附剂表面的负电荷，增加正电位，从而增加伊毛缟石基复合吸附剂的等电点、孔隙率、比表面积，提高了放射性碘离子去除。除此之外，辉铋矿和低品位辰砂为伊毛缟石基复合吸附剂提供了si-s、al-s的活性位点，这些键断裂水解生会降低放射性碘离子水溶液中的ph值，能够有效的抑制溶液中碳酸根离子对碘离子竞争吸附，提升静电吸附作用；

18、②伊毛缟石基复合吸附剂中包含的热解后的辉铋矿和热解后的低品位辰砂分别为吸附剂体系提供了bi、hg活性位点，可与放射性碘水溶液中的放射性碘络合，生成bii3化学沉淀(ksp＝7.71×10-19)和hgi2化学沉淀(ksp＝3.2×10-29)，实现放射性核废水碘的高效去除。因此，伊毛缟石基复合吸附剂去除放射性核废水碘的机理包括：物理吸附、静电吸附、配体交换、路易斯酸碱理论和共沉淀作用。

19、(4)放射性核废水碘离子同时与其它的阴离子和阳离子共存，本发明制备的伊毛缟石基复合吸附剂对放射性核废水碘具有高效的选择性以及高吸附容量，能够排除其它离子的干扰。伊毛缟石基复合吸附剂存在双金属(bi和hg)协同作用，克服其它离子的干扰，高效的去除水中放射性核素碘，避免单一金属吸附剂在水中易受其它离子干扰，导致吸附剂失活。

技术特征：

1.一种伊毛缟石基复合吸附剂去除放射性核废水碘的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种伊毛缟石基复合吸附剂去除放射性核废水碘的方法，其特征在于，所述的伊毛缟石基复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种伊毛缟石基复合吸附剂去除放射性核废水碘的方法，其特征在于，所述的伊毛缟石、辉铋矿、低品位辰砂的质量比为：(2-4)：(1-3)：(1-5)。

4.根据权利要求2所述的一种伊毛缟石基复合吸附剂去除放射性核废水碘的方法，其特征在于，所述的保护气体为氮气。

5.根据权利要求2所述的一种伊毛缟石基复合吸附剂去除放射性核废水碘的方法，其特征在于，所述的煅烧温度为100-1000℃，煅烧时间为2-4h。

6.根据权利要求2所述的一种伊毛缟石基复合吸附剂去除放射性核废水碘的方法，其特征在于，所述的过筛的目数为150-250目；所述的混合物料与水的质量比为(3-5)：1。

7.根据权利要求1所述的一种伊毛缟石基复合吸附剂去除放射性核废水碘的方法，其特征在于，所述的伊毛缟石基复合吸附剂与放射性碘水溶液的质量体积比为(0.01-0.15)g：100ml。

8.根据权利要求1所述的一种伊毛缟石基复合吸附剂去除放射性核废水碘的方法，其特征在于，所述的放射性碘废水的浓度为0.05-50mmol/l。

技术总结本发明提供一种伊毛缟石基复合吸附剂去除放射性核废水碘的方法，涉及核废水处理技术领域。一种伊毛缟石基复合吸附剂去除放射性核废水碘的方法，包括以下步骤：将伊毛缟石基复合吸附剂加入含放射性碘水溶液中，在20‑30℃条件下，以20‑40kHz频率振荡0.5‑5h后离心处理，得到上清液为处理后溶液。本发明提供的去除废水中的放射性碘的方法操作简单、去除效率高。本发明制备的吸附剂原料廉价易得、环境友好、制备方法简单，适合大规模的产业化。渴望为放射性核废水碘的治理，提供一种新型的功能化的纳米矿物材料。技术研发人员：鲍腾,李成龙,吴晨,谷艳红,曹志文,杨冰雪受保护的技术使用者：合肥大学技术研发日：技术公布日：2024/6/23