[发明专利]铁基纳米合金及其在吸附铯中的应用

说明书

技术领域

本发明属于无机材料吸附技术领域，更加具体地说，涉及一种铁基纳米合金在吸附铯中的应用。

背景技术

以核能为代表的新能源发展越来越受到众多国家的重视。核燃料后处理是目前己知的最复杂和最具挑战性的化学处理过程之一，这也是核燃料后处理技术进展比较缓慢的重要原因之一。¹³⁷Cs是高放废液中寿命较长的高释热裂变产物，所占放射性份额较大，在分离工艺去除和回收¹³⁷Cs，既可将高放废液变为中低放废液，还可进行资源化利用。从废液中分离铯的常用手段包括离子交换法、沉淀法和溶剂萃取法。无机离子交换技术成熟，处理设备简单，不引入危险溶剂，具有对目标元素选择性好、可稳定存在（状态稳定）、抗辐射性强等特点，成为目前应用较为广泛的处理手段。用于除铯的无机离子交换材料主要有杂多酸盐，多价金属磷酸盐，不溶性铁氰化合物，钛硅化合物，天然及人造沸石等，其中沸石类材料交换容量易受溶液的酸度和盐含量影响，仅适于处理低酸度、低盐含量的放射性废液，对于高盐度、高酸性废液效果低下；不溶性亚铁氰化物交换剂交换平衡时间长，不能重复再生使用；合成硅钛化合物主要是针对碱性的高放废液，在酸性高放废液中去除铯的涉及较少；NASICON构型的磷酸盐适合用于固定放射性废料载体，对于水体中铯离子的去除分配系数较低，吸附容量不大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种铁基纳米合金及其在吸附铯中的应用，利用铁基纳米合金材料通过吸附去除水中铯离子，铁基纳米合金材料具有制备过程简单、耐酸、耐辐射、易回收等特点，并且对铯离子吸附容量可观。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

铁基纳米合金及其在吸附铯中的应用，首先利用液相化学还原法制备磷铁（铁基）纳米合金材料；然后制备的磷铁（铁基）合金材料用于吸附水溶液中铯离子即可。

在进行水体中铯的吸附时，选择将铁基纳米合金置于水体中，吸附后进行过滤分离，由于材料中含有具有磁性的铁元素，可利用外加磁场对吸附后材料分离，通过材料制备环节调节材料的磁性强度，提高分离效率。

在进行吸附时，选择常温常压即可（20—25摄氏度，一个大气压），并可选择进行搅拌（例如超声或者机械搅拌），吸附时间选择至少在1h之上，优选2—4h。

本发明技术方案中利用铁基纳米合金作为吸附载体，选择磷铁合金、磷铁镍合金或者磷铁钴合金，制备方法可参考下述文献进行：

（1）磷铁合金制备：Physicochemical and catalytic properties of Fe–Pultrafine amorphous catalysts，Baskaran Rajesh,Natarajan Sasirekha,Yu-Wen Chen，Molecular Catalysis A:Chemical275(2007)174–182；

（2）磷铁镍合金制备：A Fe-promoted Ni–P amorphous alloy catalyst(Ni–Fe–P)for liquidphase hydrogenation of m-and p-chloronitrobenzene。Xinhuan Yana,,Junqing Suna,Youwen Wangb,Jianfeng Yanga.Journal of Molecular Catalysis A:Chemical252(2006)17–22；

（3）磷铁钴合金制备：Preparation of Fe-Co-P amorphousalloys by electrodeposition，J.Herreros，J.M.Barandiar，A.Garcia-Arribas。Journal of Non-Crystalline Solids201(1996)102-109。

在具体制备中也可按照下述方案进行：配置铁离子的水溶液和次磷酸钠的水溶液进行混合，其中可根据添加元素种类和要求向铁离子的水溶液中加入镍、钴，在选择铁源、镍源、钴源时，选择相应的可溶性盐即可，并通过1mol/L的盐酸调节混合液的pH至1.5，然后向混合液中滴加KBH₄水溶液，待滴加完毕反应结束后将产生的棕黑色沉淀，将此沉淀依次用去离子水、乙醇、丙酮洗涤数次去掉游离离子，于80℃真空干燥，700℃下煅烧0.5—1h即可得到铁基纳米合金。