高嶺土能處理含放射性廢水

時(shí)間：2014-05-08 09:50:19

作者：世邦機(jī)器

四鈦酸鉀晶須是一種新型的無(wú)機(jī)離子交換劑，目前，世界上很多核廢料處理方面的科學(xué)家對(duì)四鈦酸鉀這種離子交換能力很強(qiáng)的新型無(wú)機(jī)離子交換材料很感興趣，正在或擬開(kāi)展一系列相關(guān)研究。

萬(wàn)小剛等(2007)制備了一種新型無(wú)機(jī)離子交換劑――四鈦酸鉀晶須(K2Ti4O9)并用于處理含鈾廢水。結(jié)果表明，80% K2Ti4O9+20%高嶺土在1200℃下燒結(jié)所制備的四鈦酸鉀-PVC膜對(duì)鈾的動(dòng)態(tài)交換容量約為185μg/g，靜態(tài)飽和交換容量約為894μg/g。在酸性(理想pH值為3〜4)條件下，四鈦酸鉀對(duì)鈾的去除率達(dá)99.7%。而且四鈦酸鉀晶須作為無(wú)機(jī)材料，在交換完成后很容易進(jìn)行燒結(jié)固化，實(shí)驗(yàn)證明，在加入20%高嶺土后，材料燒結(jié)效果良好，燒結(jié)體絕大多數(shù)為十分穩(wěn)定的隧道結(jié)構(gòu)。

137Cs是高產(chǎn)額的裂變產(chǎn)物，其半衰期(30.2年)較長(zhǎng)，化合物易溶于水，因而是對(duì)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)具有較大危害性的核素;Ystrong屬于稀土元素，在化學(xué)行為上與三價(jià)錒系元素有很強(qiáng)的相似性。高嶺土用途十分的廣泛，因此選擇Cs+和Ystrong3+為目標(biāo)物研究放射性核素在復(fù)雜的地質(zhì)介質(zhì)中的行為和機(jī)制。李世紅等(2002)用靜態(tài)平衡批試法和放射性示蹤技術(shù)研究了Cs+和Ystrong3+共存條件下，在方解石、高嶺石、蒙脫石、綠泥石和海綠石5種礦物上的吸附行為。結(jié)果表明，在相同實(shí)驗(yàn)條件下(液相初始酸度、液固相比和金屬離子初始濃度)，按單位質(zhì)量礦物的吸附量計(jì)，蒙脫石對(duì)Cs+和Ystrong3+的吸附能力明顯強(qiáng)于其它礦物，而其它礦物對(duì)Cs+的吸附能力的差異相對(duì)不大。Cs+和Ystrong3+的吸附率，均隨金屬離子初始濃度的增大呈現(xiàn)減小趨勢(shì)，但Ystrong3+的變化趨勢(shì)更大。所有吸附等溫線均符合Freundlich等溫方程。在實(shí)驗(yàn)所用溶液酸度條件下，Cs+、Ystrong3+在高嶺石、蒙脫石和綠泥石中的吸附作用有可能以離子交換反應(yīng)為主。

90Sr和137Cs是核燃料后處理廠運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的兩種重要裂變產(chǎn)物核素，它們的半衰期較長(zhǎng)，而且其放射性占混合裂變產(chǎn)物總放射性的比例大。高嶺土生產(chǎn)線比較復(fù)雜，正是因?yàn)槿绱?，高嶺土的作用才會(huì)如此的多，它們通常以離子形式存在，在水中具有很強(qiáng)的遷移能力?？岛褴姷?2007)用90Sr和137Cs作放射性示蹤劑，采用批試法研究了蘇州高嶺土等產(chǎn)地不同的18種黏土對(duì)90Sr和137Cs的吸附性能。結(jié)果表明，產(chǎn)地不同的黏土樣品其吸附分配系數(shù)差異很大，Sr的吸附分配系數(shù)分布在22.4〜2112.0mL/g，Cs的吸附分配系數(shù)分布在43.5〜3495.OmL/g，大部分樣品對(duì)Cs的吸附大于對(duì)Sr的吸附;相同樣品對(duì)Sr、Cs的吸附性能趨勢(shì)基本一致。不同材料吸附性能差異大與材料的礦物組成和化學(xué)成分含量直接相關(guān)，相同條件下的吸附結(jié)果可為材料的優(yōu)選提供依據(jù)，也為選擇合適的回填材料和設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的水泥配方提供技術(shù)參數(shù)。