[发明专利]一种核级离子交换树脂基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种核级离子交换树脂基复合材料及其制备方法。该复合材料首先利用还原剂在聚合物封装剂的存在下将铂前驱体还原成聚合物封装的纳米铂颗粒，加入硅源和铝源后在聚合物作为结构导向剂下经水热反应后得到铂‑硅铝分子筛核壳结构复合物，内核为纳米铂颗粒，壳层为硅铝分子筛。最后将铂‑硅铝分子筛核壳结构复合物组装至核级离子交换树脂上，得到核级离子交换树脂基复合材料。该复合材料具有较强的离子交换性质、较高的催化脱除效率、较强的环境耐久性和极高的可循环使用性能，在核工业循环水处理领域中有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种核级离子交换树脂基复合材料及其制备方法，是一种适用于核电站回路水处理系统的高效离子吸附和催化交换脱除性能的复合材料，属于水处理技术领域的水处理剂制备及应用技术。

背景技术

随着核电技术的发展，核电建设规模也在日益增长。这项技术在为人类供应大量能量的同时也产生了数量巨大的放射性液体。这些放射性核素如果直接排放到环境中，必然造成环境污染，甚至会导致生态破坏。

目前，这些放射性核素的常用处理方法是利用离子交换树脂进行离子交换分离。离子交换树脂中具有的可交换的阴阳离子可以与放射性核素的阴阳离子进行选择性交换，从而将放射性的阴阳离子分离出来，达到净化核电站回路水的作用。为了保证核电站回路水中放射性元素的完全去除，所采用的核级离子交换树脂必须满足交换效率高、耐化学和辐射稳定性好的特点。但是，在处理完回路水后，离子交换树脂中键合了放射性物质，在对树脂进行再生时往往存在交换率低的难题，从而使得目前大多数核级离子交换树脂不具备循环使用的性能。从这个角度出发，开发出一种高效的可再生的核级离子交换树脂是十分必要的。

铂催化剂是一种高效的催化体系，其在生物质转换、CO低温还原和放射性核素催化交换反应均具有较高的活性。在放射性核素催化交换反应中，铂催化剂的存在可以促进放射性离子与它的同位素或者同种电荷离子进行离子交换，从而可使树脂中的放射性物质发生转移并使得放射性物质得以湮灭。因此，将铂负载于离子交换树脂中可以促进离子交换树脂的再生循环使用性质，具有重要的实际应用价值。虽然目前已有将铂负载于离子交换树脂中构建离子交换树脂基复合材料的文献和专利报道，但是在这些复合材料中，铂离子是直接通过离子交换负载于离子交换树脂的，其在实际应用中易发生铂颗粒的流失，造成循环水的污染，对核电站的稳定运行不利。因此，设计出一种稳定的离子交换树脂负载铂颗粒复合材料具有较大的工业价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有较高稳定性和可重复再生性的核级离子交换树脂基复合材料及其制备方法。该核级离子交换树脂固载了铂贵金属复合物，该催化剂具有较强的放射性离子脱除净化效率、较强的环境耐久性和极高的可循环使用性。

本发明是提供一种核级离子交换树脂基复合材料及其制备方法。其特征在于该复合材料是由铂前驱体、硅源、铝源和核级离子交换树脂通过组装得到的负载型催化剂，载体为核级离子交换树脂，活性负载物为铂-硅铝分子筛核壳结构复合物，内核为纳米铂颗粒，壳层为多孔硅铝分子筛。

该复合物中硅铝分子筛为A型、X型、Y型、ZSM-5型的一种或者几种的复合物。

具体制备方法如下：

步骤a) 室温下，将质量分数为0.2～2 wt%的铂前驱体水溶液加入反应釜中，按聚合物封装剂与铂前驱体质量比1：1～10：1，加入浓度为0.002～0.05 g/mL的聚合物封装剂水溶液，搅拌反应1～5h；再按还原剂与铂前驱体质量比5：1～10：1，加入质量分数为0.05～0.5 wt%的还原剂水溶液，升温至30～100℃，搅拌反应2～10h，离心分离，得铂溶胶；