一种用于处理放射性废液的水铁矿材料及其制备与应用的制作方法

本发明涉及一种水铁矿材料的制备方法，具体涉及一种用于处理放射性废液的水铁矿材料及其制备与应用。

背景技术：

1、随着核能在近年来的应用变得更加广泛，核能在使用过程中会产生具有放射性的废物，这些废物如果进入水环境中，会对人体健康和自然环境产生很大的威胁。吸附法可处理核电站和核动力平台在全生命周期内产生的放射性物质。吸附法处理放射性废液是利用多孔材料(吸附剂)将水中放射性物质进行富集，使废液中的一种或多种元素被吸附在吸附剂表面或孔道内。目前关于处理放射性废液的吸附材料主要是基于天然材料或硅基和氧化石墨烯等制备而来的复合吸附材料，制备得到的材料初始状态均为粉末状，复合吸附材料对放射性废液的处理效果好，但当实际应用到废液或在相关装置中时，容易出现难以回收、粉末堵塞管道等问题，严重的甚至会导致安全事故。

2、对放射性废液进行有效处理的吸附过程的关键在于选择具有较大吸附效率和优良选择性的吸附剂。依据吸附剂来源的不同对吸附剂进行分类，可以分为天然存在和人工合成吸附剂两大类型。研究表明水铁矿是一种常用的天然无机吸附剂，是比表面积最大的天然铁(氢)氧化物，具有良好的表面活性以及大量的官能团，是一种弱结晶的(氢)氧化铁，其颗粒尺寸较小，通常在2～100nm左右，其重复利用性强，在吸附-脱附5次后吸附效果依然能达到初始吸附容量的84.5％，是一种有效的污染物吸附剂。现有文献1(孟凯月.水铁矿基复合材料制备及其对cd(ⅲ)和as(ⅴ)吸附性能研究[d].北京：中国地质大学，2020)在研究水铁矿基复合材料时发现，cd2+和as4+的初始浓度由5mg/g增加到50mg/g时，水铁矿对cd2+的吸附率为91.8％到76.6％，对as4+的吸附率为98.0％到90.1％。

3、虽然水铁矿在环境中分布十分广泛，它的表面活性官能团多、电荷可变性强、比表面积大，对重金属污染元素离子具有很强的吸附性，但水铁矿往往呈粉末状，在吸附后很难与溶液分离，存在堵塞管道和需要二次处置的问题，严重的甚至会导致安全事故。为了解决很难与溶液分离的问题，现有技术采用磁性材料进行负载或通过较为复杂的化学反应对水铁矿或壳聚糖材料进行改性，以提高材料的吸附性能和可分离性，但是材料的制备成本相对较高，制备方法较为复杂，最终的分离效果也不佳。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于处理放射性废液的水铁矿材料及其制备与应用，解决了现有吸附剂制备方法复杂，吸附后分离效果不佳的问题，制得的材料不仅具有较好的吸附性能，还容易从溶液中分离。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种用于处理放射性废液的水铁矿材料的制备方法，该方法包含：

3、(1)将水铁矿加入含有壳聚糖的乙酸溶液中，搅拌均匀，得到混合物；

4、所述水铁矿通过在fe(no3)3·9h2o溶液中加入浓氨水，将溶液ph值调节至7.5～8，搅拌，静置，移去上层清液，对下层悬浊液进行后续处理得到的；

5、(2)用带针头的注射器吸取步骤(1)得到的混合物，向naoh溶液中加入表面活性剂(来降低溶液的表面张力)，在持续搅拌naoh溶液时，在naoh液面上方将注射器内的混合物缓慢匀速地滴入到naoh溶液中(为了解决混合物未固化前与杯底发生粘连、滴落成球率不高的问题，在滴加混合物时，利用磁力搅拌器搅拌naoh溶液来延长滴落的小球落到杯底的距离，以降低混合物的降落速度)；

6、(3)滴入后混合物呈球状，静置固化，清洗，冷冻干燥得到用于处理放射性废液的水铁矿材料。

7、优选地，在步骤(1)中，所述含有壳聚糖的乙酸溶液中壳聚糖的浓度为40g/l、乙酸的浓度为4％；所述含有壳聚糖的乙酸溶液中壳聚糖与水铁矿的质量比为1∶4。

8、优选地，在步骤(1)中，所述后续处理为：

9、对下层悬浊液反复洗涤、静置，直至静置后悬浊液的上清液电导降到250μs/cm，移去上清液，将剩余的悬浊液离心，真空冷冻干燥。

10、优选地，在步骤(2)中，所述针头的孔径为0.1mm；所述naoh溶液的浓度为0.2mol/l；所述在naoh液面上方的垂直距离为25～35cm，降低混合物的降落速度，解决滴落成球率不高问题。

11、优选地，在步骤(2)中，所述表面活性剂为c20聚氧乙烯醚；所述表面活性剂在naoh溶液中的浓度为0.1mol/l。

12、优选地，在步骤(2)中，所述缓慢匀速的速度为10滴/分钟。

13、优选地，在步骤(3)中，所述混合物呈球状的概率为90％以上。

14、本发明提供了一种如所述的制备方法制得的新型水铁矿吸附料。

15、优选地，该材料呈球状，其平均粒径为0.8mm。

16、本发明提供了一种如所述的用于处理放射性废液的水铁矿材料在吸附领域中的应用。

17、本发明的一种用于处理放射性废液的水铁矿材料及其制备与应用，解决了现有吸附剂制备方法复杂，吸附后分离效果不佳的问题，具有以下优点：

18、本发明利用水铁矿表面活性良好的优势，结合壳聚糖的相容性质好、吸附位点多的特性，在保证吸附效果的前提下，将自制的水铁矿与壳聚糖溶液相溶，在naoh溶液中滴落成球，将湿球冻干，从而制得新型水铁矿材料。

19、相比于现有技术，本发明采用了氨水、乙酸和氢氧化钠等价格低廉的原材料，使用了简单的制备方法，制得的材料不仅具有较好的吸附性能(对于co2+的最大吸附量达35.274mg·g-1，去除率高达94.7％，对sr2+的吸附量达28.532mg·g-1，去除率高达82.5％)，还容易从溶液中分离。

1.一种用于处理放射性废液的水铁矿材料的制备方法，其特征在于，该方法包含：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述含有壳聚糖的乙酸溶液中壳聚糖的浓度为40g/l、乙酸的浓度为4％；所述含有壳聚糖的乙酸溶液中壳聚糖与水铁矿的质量比为1∶4。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述后续处理为：

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述针头的孔径为0.1mm；所述naoh溶液的浓度为0.2mol/l；所述在naoh液面上方的垂直距离为25～35cm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述表面活性剂为c20聚氧乙烯醚；所述表面活性剂在naoh溶液中的浓度为0.1mol/l。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述缓慢匀速的速度为10滴/分钟。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述混合物呈球状的概率为90％以上。

8.一种如权利要求1～7任一项所述的制备方法制得的用于处理放射性废液的水铁矿材料。

9.根据权利要求8所述的用于处理放射性废液的水铁矿材料，其特征在于，该材料呈球状，其平均粒径为0.8mm。

10.一种如权利要求8所述的用于处理放射性废液的水铁矿材料在吸附领域中的应用。