用于分離酸性廢液中銫的連續性循環系統

呂惠蕓趙景宇焦 晗那 平

(天津大學化工學院,天津 300350)

核能的應用極大地緩解了化石燃料短缺的壓力,但同時核電站產生的廢棄物也帶來了許多環境問題[1,2]。 鈾、钚核裂變反應形成的放射性134Cs和137Cs 是核廢料中主要的輻射和熱源,其中137Cs 的半衰期較長,約為30 年[3]。 核事故釋放出的這些放射性銫同位素會造成巨大的災難,如1986 年的切爾諾貝利事件釋放85 PBq137Cs、2011 年的福島第一核電站泄漏釋放1.2×1016Bq137Cs,嚴重危害著人類的生命安全[4]。 與60Co 和90Sr 等其他放射性元素相比,137Cs 是核廢料中特別危險的污染物, 一方面137Cs 屬于β 放射源,危害性較大,另一方面銫作為一種典型的堿金屬元素,幾乎所有的化合物都很容易溶于水[5,6],使137Cs 隨地表水和地下水大面積傳播,容易進入生物地球化學循環,威脅動物和人類。 然而,從另一個方面考慮,銫是制造真空部件、光電池和航天飛行器的重要材料之一。 因此,開發一種從放射性廢液中回收銫的分離技術具有重要的技術和經濟價值。

迄今報道了許多關于從水體中分離Cs+的材料及工藝,最常見的Cs+分離方法則是以蒙脫土、膨潤土、亞鐵氰化物和普魯士藍等作為Cs+吸附劑[7,8]的吸附法,該方法對Cs+具有良好的分離能力,但存在平衡時間長,且在Na+、K+和Mg2+等競爭離子存在時選擇性差的問題,限制了其應用[9]。 此外,大部分高性能的Cs+吸附劑或多或少存在穩定性差或在酸性介質中的吸附能力降低[10,11]的問題,如層狀金屬硫化物吸附劑(KMS-1 和KMS-2)雖表現出極高的Cs+吸附能力(500 mg·g-1),但該材料在高酸性條件下幾乎無Cs+吸附能力。……