[发明专利]一种改性低硅CHA型分子筛及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种改性低硅CHA型分子筛及其制备方法和应用，属于废水净化技术领域。本发明通过控制K₂O、Na₂O、SiO₂、Al₂O₃和水的摩尔比为(0.99～1.12):(0.082～0.107):(3.86～4.06):1:(160～180)，可以确保得到低硅CHA型分子筛，低硅CHA型分子筛的硅铝比低，含有更多的阳离子，比同等质量的高硅CHA分子筛有更多的吸附位点，此外，在离子交换反应过程中，低硅CHA型分子筛中的K⁺被Na⁺交换出来，钠离子比钾离子的原子半径更小，更容易被铯离子交换，有利于吸附Cs⁺。本发明制备的改性低硅CHA型分子筛能够实现对含有大量干扰因子的放射性废水中对极低浓度的Cs⁺的高选择性吸附，适用pH值和温度范围广。

技术领域

本发明涉及废水净化技术领域，尤其涉及一种改性低硅CHA型分子筛及其制备方法和应用。

背景技术

¹³⁷Cs是铯的一种放射性同位素，属于纯γ衰变核素，是核电厂产生的放射性废水中最主要的放射性离子，其半衰期长达30.5年，由于铯的化学性质与钠和钾相似，它在各种环境中都能移动，而且很容易被许多陆生和水生生物吸收，生物危害性大。

国内外对于水中放射性铯的去除方法主要包括：化学沉淀法、溶剂萃取法、膜分离法、生物处理法和吸附法等。吸附法因其经济、高效、简便、选择性高、适应性强和易操作等优点，广泛应用于水中放射性铯离子的去除。目前，核电厂广泛使用的离子交换树脂耐辐照能力不足，放射性元素在衰变期间发出的高能射线足以改变离子交换树脂中的有机交联状态，使离子交换树脂老化加快，导致使用寿命下降。相对于离子交换树脂，无机离子交换剂具有更好的离子选择性和辐射稳定性，而且，无机吸附剂吸附产生的放射性固态产物也容易处理，基本不会产生二次废弃物，在放射性废物的分离中具有较好的应用前景。

E.H.Borai等(Efficient removal of cesium from low-level radioactiveliquid waste using natural and impregnated zeolite minerals)研究了天然的CHA型分子筛对铯离子溶液的吸附行为，结果表明，天然CHA分子筛对Cs⁺有较好的吸附效果。Eunhye Han等(Synergy between Zeolite Framework and Encapsulated Sulfur forEnhanced Ion-Exchange Selectivity to Radioactive Cesium)研究了转晶法合成CHA型分子筛对铯离子溶液的吸附行为。然而，目前实验室模拟废液中Cs⁺的浓度较高，大多在1mg/L以上，而核电厂的真实放射性废液中Cs⁺的浓度极低(1000Bq/L的Cs⁺放射性浓度仅为3.12×10^-7mg/L)，而且还有大量的其他的金属阳离子，如Na⁺、K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺等，现有的CHA型分子筛对于真实放射性废液中极低浓度的Cs⁺的选择性吸附效果较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性低硅CHA型分子筛及其制备方法和应用，本发明制备的改性低硅CHA型分子筛能够在含有大量Na⁺、K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺干扰因子的放射性废水中实现对极低浓度Cs⁺的选择性吸附和深度去除。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种改性低硅CHA型分子筛的制备方法，包括以下步骤：