一种网状水滑石微球及其制备方法与应用与流程

本发明属于放射性元素处理，具体涉及到一种网状水滑石微球及其制备方法与应用。

背景技术：

1、放射性污染对社会的危害较大，如放射性碘一方面会升华释放到空气中，另一方面会进入水中，对人身体造成危害。放射性元素放射周期长，会增加甲状腺癌和白血病的发病率，尤其是甲状腺癌发病率。

2、目前含放射性废水中放射性元素主要有cs，u，sr等阳离子，以及i等阴离子。废水中放射性元素的处理方法主要有化学沉淀法、离子交换法，吸附法，蒸发浓缩法，膜分离技术。从经济和环保角度考虑，通过化学沉淀、离子交换和吸附法等组合处理，可以较经济的处理放射性废水。

3、气体中的放射性元素主要为碘，一般通过活性炭浸渍碘盐吸附、有机铵吸附、ag等金属改性的沸石吸附，浸渍碘化合物或者银盐浸渍的硅胶、金属氧化物以及锌铝水滑石对气相碘吸附。

4、放射性元素可以通过离子交换树脂或者分子筛进行离子交换，大幅降低废水中的放射性元素，但是树脂床容易失效，不易再生，需要定期更换，产生大量的含放射性的废树脂。分子筛可以对对放射性阳离子进行吸附，并且具有一定的离子交换能力。但是这两种方法对碘等阴离子较难脱除。水滑石吸附，可以对129i-、m2+和m3+(如60co2+、89sr2+，90y3+、238uo2+、235uo2+和234uo2+)，在可以弥补分子筛和树脂吸附的不足。

5、cn108573762a公开了电化学制备水滑石原位处理核电厂含锶放射性废液的方法，ep2045007b1和ep1785186b1公开了一种含放射性元件废物吸附剂及固定放射性元件的方法，该吸附剂有效地吸附和收集废水中的挥发性碘、放射性阴离子等，cn115106053a公开了一种复合吸附材料及其制备方法与应用，由活性炭、磁性fe3o4纳米颗粒和类水滑石化合物复合而成，该复合吸附材料可用于含碘阴离子放射性废水的吸附处理，对碘阴离子去除效率高，而且可在外加磁场下回收循环使用，可实现重复使用。fr2937634b1公开了通过在流化床中处理对包含一种或多种放射性化学元素的液体流出物进行去污的方法，固体颗粒在i反应器对放射性物质进行吸附，在ii反应器对固体颗粒进行沉淀。上述方法介绍的水滑石可以对放射性元素进行吸附，但是水滑石的位点和孔道较小。常规的水滑石主要是以粉末形式存在，水滑石沉淀回收利用较难，干燥后颗粒较小，密度较低的水滑石易出现气体灰尘，造成二次污染。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种网状水滑石微球及其制备方法与应用，该网状水滑石微球具有丰富的孔道和吸附位点，还具有较大的粒度，可以快速回收和再利用。本发明的网状水滑石微球具有较好的放射性阴离子吸附能力，以及部分放射性阳离子置换去除能力，可用于吸附放射性元素。

2、第一方面，本发明提供了一种网状水滑石微球的制备方法，包括以下步骤：

3、将经过酸处理得到的镁源和铝源混合后喷雾干燥，制得平均粒度为55～86μm的微球结构；

4、再经过焙烧和水解，制得；

5、其中，所述网状水滑石微球中mg与al的原子比为1.5～3:1。

6、进一步地，酸处理得到的镁源为氧化镁或有机酸镁，所述有机酸镁为四水乙酸镁或二水甲酸镁。

7、进一步地，酸处理得到的铝源包括拟薄水铝石、异丙醇铝以及醋酸铝中的至少一种。

8、进一步地，所述酸处理的方法包括：将镁源或铝源溶解于甲酸溶液中，制备成浆液后于搅拌条件下混合均质，其中，铝源与甲酸的质量比为0.8～2:0.3～0.4，镁源与甲酸的质量比为0.5～0.65:0.6～1.0；

9、或，将镁源和铝源共溶于甲酸溶液中，于搅拌条件下混合均质，其中，镁源、铝源以及甲酸的质量比为0.65～3.3:0.8～2:0.4～1.0。

10、进一步地，甲酸溶液通过以下方法制备得到：将0.3～1.0kg的甲酸溶解于2～8kg水中，搅拌得到。

11、进一步地，所述焙烧的温度为450～650℃。

12、进一步地，所述水解的方法包括：于焙烧后的产品中加入1～200倍重量的水，0～110℃条件下搅拌0.1～100h，过滤并干燥。

13、第二方面，本发明公开了一种第一方面任一所述的网状水滑石微球的制备方法制备得到的网状水滑石微球。

14、进一步地，所述网状水滑石微球的平均粒度为65～85μm，所述网状水滑石微球由若干个薄片组成，网状结构的网口平均直径为100-500nm。

15、第三方面，本发明公开了一种第二方面所述的网状水滑石微球在放射性元素吸附中的应用。

16、进一步地，所述网状水滑石微球用于吸附阴离子(129i-)和阳离子(如60co2+、89sr2+、90y3+、238uo2+、235uo2+和234uo2+)。

17、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比至少具有如下优点：

18、1、本发明公开了一种网状水滑石微球的制备方法，制备的微球比表面积大，孔道丰富，可以用于高效去除气体和水中的碘-129。由于水滑石微球颗粒尺寸较大吸附后的水滑石微球可以通过物理沉淀进行快速分离，分离后水滑石微球可以通过浓盐水洗涤后，将水滑石微球复活，循环使用。

19、2、本发明制备的网状水滑石微球，可以用于吸附气体和水中的放射性碘。水滑石微球的平均粒度为65～85μm，微球由无数薄片组成，网状结构的网口平均直径为100-500nm，这种设计的水滑石微球具有丰富的孔道结构和活性位点，吸附碘容量大，速度快。同时水滑石微球颗粒尺寸大，可以快速回收分离。

技术特征：

1.一种网状水滑石微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的网状水滑石微球的制备方法，其特征在于，酸处理得到的镁源为氧化镁或有机酸镁，所述有机酸镁为四水乙酸镁或二水甲酸镁。

3.根据权利要求2所述的网状水滑石微球的制备方法，其特征在于，酸处理得到的铝源包括拟薄水铝石、异丙醇铝以及醋酸铝中的至少一种。

4.根据权利要求1或3所述的网状水滑石微球的制备方法，其特征在于，所述酸处理的方法包括：将镁源或铝源溶解于甲酸溶液中，制备成浆液后于搅拌条件下混合均质。

5.根据权利要求1或3所述的网状水滑石微球的制备方法，其特征在于，所述酸处理的方法包括：将镁源和铝源共溶于甲酸溶液中，于搅拌条件下混合均质。

6.根据权利要求1所述的网状水滑石微球的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为450～650℃。

7.根据权利要求1所述的网状水滑石微球的制备方法，其特征在于，所述水解的方法包括：于焙烧后的产品中加入1～200倍重量的水，0～110℃条件下搅拌0.1～100h，过滤并干燥。

8.一种利用权利要求1～7任一项所述的网状水滑石微球的制备方法制备得到的网状水滑石微球。

9.根据权利要求8所述的网状水滑石微球，其特征在于，所述网状水滑石微球的平均粒度为65～85μm，所述网状水滑石微球由若干个薄片组成，网状结构的网口平均直径为100-500nm。

10.根据权利要求8或9所述的网状水滑石微球在放射性元素吸附中的应用。

技术总结
本发明公开了一种网状水滑石微球及其制备方法与应用，属于放射性元素处理技术领域。本发明公开的一种网状水滑石微球的制备方法，包括以下步骤：将镁源、铝源混合，通过喷雾干燥得到微球结构，再经过焙烧得到镁铝混合氧化物材料，再经过水解，得到具有网状水滑石微球。该材料具有丰富的孔道和吸附位点，还具有较大的粒度，可以快速回收和再利用。因此本发明制备的网状水滑石微球具有较好的放射性阴离子吸附能力，以及部分放射性阳离子置换去除能力，可以用于吸附放射性元素。

技术研发人员：施宗波,张青,黄晴雯,邱恒娥,王烨,曾瑞明,卓润生,刘新生
受保护的技术使用者：润和科华催化剂（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6