[发明专利]一种去除核素钚的复合吸附剂、其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于含钚放射性废水处理技术技术领域，具体为一种去除核素钚的复合吸附剂、其制备方法及应用。

背景技术

核工业生产过程中产生大量放射性废水，其中含有的核素钚具有极强的放射性和化学毒性，必须经过有效净化处理方能进行排放，否则将会严重影响生态环境和人体健康。因此，对含钚废液的净化处理备受关注。目前，对于核工业生产过程中排放的含钚低放废液主要采用无机试剂絮凝沉淀法进行净化处理，该工艺尚存在一些弊端：一方面，处理设备体积庞大，处理周期长，效率低，易产生二次污染；另一方面，废水处理后产生大量放射性泥浆，不仅导致后续处理成本较高，而且需占用庞大的核废物贮存空间，同时核废物的长期地下贮存极易对生态环境和人体健康造成放射性安全隐患。

从节能减排和环境保护角度来说，应用颇为广泛的吸附法处理工艺具有操作简便、成本低廉、无二次污染以及净化过程快速高效等优势。因此，稳定性好、性能优良以及成本低廉的吸附材料的制备和研究一直是放射性废水处理领域的研究重点之一，在合成新型吸附材料的基础上，提升该材料的吸附性能则具有重要的现实意义和应用价值。

氧化石墨烯(GO)是一种近年来发展起来的新型碳材料，可以快速高效地对核素污染物进行净化处理，使放射性污染在极短的时间内降至最低，从而避免核污染的扩散和危害。然而，氧化石墨烯(GO)在水中分散性极好，造成处理后固液相分离困难。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种去除核素钚的复合吸附剂，本发明复合吸附剂对放射性废水中的核素钚进行吸附去除，不仅易于后处理的固液分离操作，同时本发明复合吸附剂为一中有机吸附剂，可以进行完全燃烧，不会占用废物贮存空间，符合放射性废物“最小化”原则。

本发明的目的之二是提供所述复合吸附剂的制备方法。

本发明的目的之三是提供所述复合吸附剂对放射性含核素钚废水的处理应用。

本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种去除核素钚的复合吸附剂，所述吸附剂为由氧化石墨烯及壳聚糖组成的复合吸附剂。

作为本发明一种去除核素钚的复合吸附剂的一个具体实施例，所述复合吸附剂由包括壳聚糖、戊二醛、氧化石墨烯的原料在水浴条件下制备得到。

一种去除核素钚的复合吸附剂的制备方法，包括：将戊二醛水溶液加入到壳聚糖溶液中，然后加入氧化石墨烯，在45～55℃的水浴中搅拌反应85～95min，调节反应液pH至9～10，置于75～80℃的水浴中继续反应50～70min后洗涤至pH为7，真空干燥即得本发明复合吸附剂。

作为本发明一种去除核素钚的复合吸附剂的制备方法的一个具体实施例，所述戊二醛水溶液的体积分数为50％；所述反应液pH采用0.1mol/L的NaOH溶液进行调节；所述洗涤采用乙醇和去离子水反复洗涤直至pH为7；所述真空干燥的温度为45～55℃。

作为本发明一种去除核素钚的复合吸附剂的制备方法的一个具体实施例，所述壳聚糖溶液为将壳聚糖粉末溶于冰乙酸溶液中，在室温下超声搅拌1～3小时制备得到；其中，壳聚糖粉末的质量与冰乙酸溶液的体积比为(0.4g～0.8g):(20ml～40ml)。

作为本发明一种去除核素钚的复合吸附剂的制备方法的一个具体实施例，所述壳聚糖粉末与氧化石墨烯的质量比为1:2～4:3；所述戊二醛水溶液与冰乙酸溶液的体积比为3～5:20～40。

作为本发明一种去除核素钚的复合吸附剂的制备方法的一个具体实施例，所述氧化石墨烯的制备方法为：将石墨、NaNO₃和H₂SO₄混合后至置于冰浴中，缓慢加入KMnO₄，并控制反应液温度低于20℃；除去冰浴将温度升高至30～40℃并保持25～35min，依次加入水和H₂O₂溶液反应后得到黄褐色产物，离心、洗涤、真空干燥后即得氧化石墨烯。

作为本发明一种去除核素钚的复合吸附剂的制备方法的一个具体实施例，所述石墨、NaNO₃、KMnO₄的质量比为4：2：12；所述石墨的质量与H₂SO₄的体积比为4g:92ml；所述H₂SO₄、水、H₂O₂溶液的体积比为92:184:340。