[发明专利]一种巯基改性的SBA-15及其制备方法、铋基吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种巯基改性的SBA‑15及其制备方法、铋基吸附剂及其制备方法和应用，属于碘吸附剂技术领域。本发明以P123为结构导向剂，采用“后接枝法”利用3‑巯丙基三甲氧基硅烷引入巯基基团，在酸性条件下与硅源发生水热反应合成巯基改性的SBA‑15。巯基改性的SBA‑15表面含有大量的巯基使其与碘存在较大的分子间作用力，从而提高了吸附碘的吸附量和稳定性。本发明将巯基改性的SBA‑15在铋源中浸渍后，通过“氩氢气原位还原法”制备的铋基吸附剂，在吸附碘单质时，与碘单质反应生成稳定的BiI₃，进一步地提高了吸附剂的稳定性。

技术领域

本发明属于碘吸附剂技术领域，具体涉及一种巯基改性的SBA-15及其制备方法、铋基吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着人们对核能的不断开发，乏燃料后处理废气的处理也备受关注，其中碘是一种放射性核素，它的半衰期约为8天(¹³¹I)至1.6×10⁷年(¹²⁹I)，¹²⁹I由于其高毒性、高移动性和长半衰期会引起最严重的环境问题。同时，碘蒸气是升华后的碘，吸入碘蒸气会导致呼吸道的损伤，引起气管炎、肺炎甚至是肺水肿，严重时会导致人中毒死亡，接触放射性碘会导致人体代谢紊乱、智力低下、患甲状腺癌风险增加。因此，去除核废中的碘蒸气很有必要。

放射性碘广泛存在于核废气中，大部分以碘单质的形式存在。现有技术中，一般使用固体吸附剂。固体吸附剂主要有活性炭吸附、微孔交换树脂吸附、银交换或银浸渍沸石、氧化铝吸附等。然而，传统的固体吸附剂吸附碘的稳定性差，碘单质容易从吸附剂中解离，从而造成环境二次污染，损害人体健康。

发明内容

本发明提供了一种巯基改性的SBA-15及其制备方法、铋基吸附剂及其制备方法和应用，本发明提供的铋基吸附剂吸附碘的稳定性高，碘单质不容易从吸附剂中解离。

本发明提供了一种巯基改性的SBA-15的制备方法，包括以下步骤：

1)将P123、硅源和3-巯丙基三甲氧基硅烷与盐酸溶液混合，进行水热反应，得到巯基改性的SBA-15前驱体；

所述水热反应的温度为120℃，时间为48h；

2)将所述巯基改性的SBA-15前驱体中的P123去除，得到巯基改性的SBA-15。

优选的，所述P123的质量与盐酸、硅源和3-巯丙基三甲氧基硅烷的物质的量之比为4g：240mmol：(41-x)mmol：x mmol，所述x的值为9～19。

优选的，步骤2)中所述P123去除的方法包括以下步骤：将所述巯基改性的SBA-15前驱体与乙醇混合后进行回流萃取。

本发明还提供了上述方案所述的制备方法制备得到的巯基改性的SBA-15。

本发明还提供了一种铋基吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将巯基改性的SBA-15浸渍到铋盐的甲醇溶液，得到Bi-SBA-15；

(2)将所述Bi-SBA-15在氩氢气气氛下进行还原反应，得到铋基吸附剂；

所述巯基改性的SBA-15为上述方案所述的巯基改性的SBA-15。

优选的，所述铋盐为氯化铋或硝酸铋。

优选的，所述铋盐的甲醇溶液中铋盐的质量浓度为0.01g/mL；

所述巯基改性的SBA-15的质量与铋盐的甲醇溶液的体积比为1g：100mL。

优选的，所述氩氢气中氢气的体积浓度为5％；

所述还原反应的温度为250～300℃，时间为9～12h。