一种去除放射性铯的复合微球吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种去除放射性铯的复合微球吸附剂及其制备方法，涉及放射性废物处理技术领域，所述的去除放射性铯的复合微球吸附剂的制备方法包括如下步骤：通过微流控反应合成过渡金属亚铁氰化物晶体；将超纯水、海藻酸钠及过渡金属亚铁氰化物晶体混合得到混合物；通过静电喷射法对混合物进行连续造粒，采用氯化钙溶液作为颗粒接收剂，过滤洗涤，冷冻干燥后，得到所述去除放射性铯的复合微球吸附剂。本发明专利技术可精密调节过渡金属亚铁氰化物晶体的粒度，制备效率高，工艺可控性强，自动化程度高，制备得到的去除放射性铯的复合微球吸附剂内部具有网络结构，对铯离子的吸附量高，机械强度高，使用寿命长，有利于工业化批量生产和应用。有利于工业化批量生产和应用。有利于工业化批量生产和应用。

【技术实现步骤摘要】
一种去除放射性铯的复合微球吸附剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及放射性废物处理
，具体而言，涉及一种去除放射性铯的复合微球吸附剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]核能为人类提供了高效的能源，缓解了世界范围内的能源危机，然而随着核工业的发展，含有危险放射性核素废水的处理问题日益严峻，尤其是在核电乏燃料萃取、核设备退役及核灾难等过程中产生的人为放射性核素铯(Cs)，对核能可持续发展和环境安全带来了的巨大挑战，放射性核素铯包括134Cs、135Cs、137Cs，他们的半衰期分别为2.06年、30.17年和250万年，放射性铯进入自然环境后，容易在土壤中富集，进入水体，被人体摄入后不易排出，在人体内富集产生辐照，会造成细胞损伤甚至引发癌症，对自然环境和人体健康危害极大。
[0003]目前，核电领域对于放射性铯的去除手段主要以吸附和离子交换为主，有研究发现，亚铁氰化物对放射性铯的吸附能力突出，热稳定性和耐辐照能力均较强，在放射性铯的去除领域具有较好的应用前景。但由于亚铁氰化物颗粒较小，吸附后较难与水体分离，同时长时间使用易与胶体结合，丧失吸附容量，使用寿命较短，吸附效果较差，此外，现有亚铁氰化物吸附剂的制备方法普遍存在工艺复杂，操作繁琐，产品质量受人为因素影响大，不适于工业化批量生产等问题，使亚铁氰化物吸附剂在放射性铯的去除领域的应用受到限制。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的问题是现有除铯吸附剂的制备方法工艺复杂，产量小，不适于工业化批量生产，且制得的吸附剂吸附容量小，使用寿命短，吸附效果差。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种去除放射性铯的复合微球吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
[0006]步骤S1：通过微流控反应合成过渡金属亚铁氰化物晶体；
[0007]步骤S2：将超纯水、海藻酸钠及所述过渡金属亚铁氰化物晶体混合，搅拌均匀后得到混合物；
[0008]步骤S3：通过静电喷射法对所述混合物进行连续造粒，采用氯化钙溶液作为颗粒接收剂，过滤并洗涤后得到复合微球颗粒；
[0009]步骤S4：对所述复合微球颗粒进行冷冻干燥后，得到所述去除放射性铯的复合微球吸附剂。
[0010]较佳地，步骤S1中，所述通过微流控反应合成过渡金属亚铁氰化物晶体包括：
[0011]步骤S11：采用数值模拟法确定微流控反应器的模拟结果，所述模拟结果包括所述微流控反应器的通道的结构及尺寸；
[0012]步骤S12：根据所述模拟结果，通过3D打印制得微流控反应器，将所述微流控反应器与辅助设施连接，得到微流控反应系统；
[0013]步骤S13：将亚铁氰化钾溶液与可溶性过渡金属盐溶液分别通入所述微流控反应系统，充分反应后，过滤得到初始过渡金属亚铁氰化物；
[0014]步骤S14：对所述初始过渡金属亚铁氰化物进行洗涤和冷冻干燥，得到所述过渡金属亚铁氰化物晶体。
[0015]较佳地，步骤S11中，所述通道采用锁链型流道的形式分布，所述锁链型流道由多个通道单元重复排列组成，所述通道单元的数量为3
‑
6个。
[0016]较佳地，步骤S13中，所述亚铁氰化钾溶液与所述可溶性过渡金属盐溶液的摩尔浓度比为1：1
‑
2。
[0017]较佳地，步骤S13中，所述可溶性过渡金属盐包括锌盐、铜盐、镍盐、钴盐、铁盐中的一种或多种。
[0018]较佳地，步骤S2中，所述海藻酸钠和所述过渡金属亚铁氰化物晶体的质量浓度之比为1：10
‑
20。
[0019]较佳地，步骤S3中，所述氯化钙溶液的质量浓度在0.5％
‑
1.5％之间。
[0020]较佳地，步骤S3中，所述通过静电喷射法对所述混合物进行连续造粒包括：将所述混合物加入静电喷射系统的注射器内，设定电压和流速，启动系统进行连续造粒，其中，所述电压的范围为9
‑
13kV，所述流速的范围为1
‑
3mm/min。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：
[0022]本专利技术所提供的去除放射性铯的复合微球吸附剂的制备方法通过微流控反应制备过渡金属亚铁氰化物晶体，微流控反应中高效的热量和质量传递有助于在小体积内实现均匀反应，可精确控制反应物流动状态和混合条件，进而精密调节过渡金属亚铁氰化物晶体的粒度，可再现地得到尺寸均一、外观均匀、结构稳定的过渡金属亚铁氰化物晶体，有利于提升过渡金属亚铁氰化物对铯离子的吸附效果。
[0023]将海藻酸钠与过渡金属亚铁氰化物晶体混合形成凝胶状混合物，并采用静电喷射法对所述凝胶状混合物进行造粒，由于海藻酸钠本身对铯离子也具有一定的吸附能力，将其作为固定剂能够进一步提升过渡金属亚铁氰化物对铯离子的吸附性能，同时海藻酸钠与过渡金属亚铁氰化物晶体共同形成的复合微球吸附剂内部具有网络结构，对铯离子的吸附量高，且具有优异的机械强度，使用寿命长，适用于以柱吸附的吸附方式去除核电废液中放射性核素铯的除铯技术，采用静电喷射方式制备得到的微球状吸附剂，产品粒径均匀，形貌精密可控，制备效率高，工艺可控性强，自动化程度高，有利于工业化批量生产和应用。
[0024]为解决上述问题，本专利技术还提供一种去除放射性铯的复合微球吸附剂，通过上述去除放射性铯的复合微球吸附剂的制备方法制得。
[0025]较佳地，所述去除放射性铯的复合微球吸附剂用于去除核电废液中放射性核素铯。
[0026]本专利技术所述的去除放射性铯的复合微球吸附剂粒径均匀，结构为稳定的网络结构，对铯离子的吸附量高，具有优异的机械强度和吸附性能，可以有效去除核电废液中的放射性核素铯，避免放射性核素铯污染自然环境，危害人体健康，为核能的可持续发展提供有效途径，且所述去除放射性铯的复合微球吸附剂相对于现有技术的其他优势与上述去除放射性铯的复合微球吸附剂的制备方法相同，在此不再赘述。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例提供的去除放射性铯的复合微球吸附剂的制备方法的流程图；
[0028]图2为本专利技术实施例1提供的去除放射性铯的复合微球吸附剂的制备方法的微流控反应器的数值模拟图；
[0029]图3为本专利技术实施例1提供的去除放射性铯的复合微球吸附剂的制备方法的接收剂中的复合微球颗粒的分布图；
[0030]图4为本专利技术实施例1提供的去除放射性铯的复合微球吸附剂的扫描电镜图一；
[0031]图5为本专利技术实施例1提供的去除放射性铯的复合微球吸附剂的扫描电镜图二；
[0032]图6为本专利技术实施例1提供的去除放射性铯的复合微球吸附剂的钴元素分布图；
[0033]图7为本专利技术实施例2提供的去除放射性铯的复合微球吸附剂的制备方法中亚铁氰化锌钾晶体的X射线衍射图谱(XRD)；
[0034]图8为本专利技术实施例2提供的去除放射性铯的复合微球吸附剂的制备方法中亚铁氰化锌钾晶体的透射电镜图(TEM)；
[0035]图9为本专利技术实施例3提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种去除放射性铯的复合微球吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：通过微流控反应合成过渡金属亚铁氰化物晶体；步骤S2：将超纯水、海藻酸钠及所述过渡金属亚铁氰化物晶体混合，搅拌均匀后得到混合物；步骤S3：通过静电喷射法对所述混合物进行连续造粒，采用氯化钙溶液作为颗粒接收剂，过滤并洗涤后得到复合微球颗粒；步骤S4：对所述复合微球颗粒进行冷冻干燥后，得到去除放射性铯的复合微球吸附剂。2.根据权利要求1所述的去除放射性铯的复合微球吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述通过微流控反应合成过渡金属亚铁氰化物晶体包括：步骤S11：采用数值模拟法得到微流控反应器的模拟结果，所述模拟结果包括微流控反应器的通道的结构及尺寸；步骤S12：根据所述模拟结果，通过3D打印制得微流控反应器，并将所述微流控反应器与辅助设施连接，得到微流控反应系统；步骤S13：将亚铁氰化钾溶液与可溶性过渡金属盐溶液分别通入所述微流控反应系统，充分反应后，过滤得到初始过渡金属亚铁氰化物；步骤S14：对所述初始过渡金属亚铁氰化物进行洗涤和冷冻干燥，得到所述过渡金属亚铁氰化物晶体。3.根据权利要求2所述的去除放射性铯的复合微球吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤S11中，所述通道采用锁链型流道的形式分布，所述锁链型流道由多个通道单元重复排列组成，所述通道单元的数量为3
‑
6个。4.根据权利要求2所述的去除放射性铯的复合微球吸附剂的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：代洪静，王紫薇，王四芳，陶胜洋，姒伟华，马学虎，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：