硅酸盐矿物对磷钼酸铯的固化性能研究

针对硅基磷钼酸铵(AMP/SiO_(2))吸附剂在分离模拟高放废液中Cs后的处理,以矿物水铝英石、丝光沸石、4A型沸石以及斜发沸石为固化基材,采用冷压/烧结工艺制备了硅酸盐陶瓷固化体。分析了固化体的微观形貌、物相组成和表面元素分布,并探讨了固化体的固化机理、抗浸出性能和耐辐照稳定性。结果表明:1 200℃下烧结所得固化体的表面均出现熔融现象,结构更加致密;水铝英石烧结固化体中形成了铯榴石-CsAlSi_(2)O_(6)晶相,可有效抑制Cs的挥发,Cs固定率达93.1%。500 kGyγ射线辐照后,固化体中的主要晶相均未发生变化,且在25℃去离子水中浸出后,Cs的浸出百分比仅为0.79%。

基于DBS改性的硅基DtBuCH18C6吸附剂的制备及其对Sr(Ⅱ)的吸附性能研究

为实现高放废液中核素^(90)Sr的分离提取,采用十二烷基苯磺酸(DBS)对4′,4′(5″)-二(叔丁基环己基)-18-冠-6(DtBuCH18C6)进行了改性修饰,合成了新型大孔硅基冠醚吸附剂,并通过SEM、TG-DTA、FT-IR等方法对其进行了表征。结果表明:即使在7 mol/L硝酸环境下,吸附剂中DtBuCH18C6的泄漏量也小于2.03%,有较好的化学稳定性;DBS作为配阴离子促进了DtBuCH18C6与Sr(Ⅱ)的络合,在0.5 mol/L硝酸条件下Sr(Ⅱ)的分配系数提高了约10倍(355.02 cm^(3)/g),且在高酸条件下与硝酸离子呈现协同作用;吸附剂对Sr(Ⅱ)的选择吸附性强,吸附过程符合准二级动力学方程及Langmuir吸附模型,最大饱和吸附容量可达到42.13 mg/g。以1 mol/L硝酸作为洗脱剂,洗脱剂与吸附剂的比例设置为0.90 L/g,接触时间为5 h的条件下,约79%的Sr(Ⅱ)可从吸附剂中洗脱下来,说明吸附剂可重复利用。

γ辐照和热作用下硅基磷钼酸铵对Cs的吸附行为

采用旋转蒸发减压法将磷钼酸铵(AMP)担载入多孔SiO_(2)中制备复合吸附剂,研究了其在^(60)Coγ辐照、温度、共存离子等条件下对Cs(Ⅰ)的吸附性能影响。结果表明:吸附剂粒径为90μm,平均孔径18 nm;400℃附近AMP发生明显的热解反应,(220)晶面的21.62°峰强减弱,同时检测到MoO_(3)的产生。γ辐照会引起部分AMP由晶相转变为非晶相,经计算在吸收100 kGy剂量后吸附剂是平均晶粒尺寸为383(1=0.1 nm)、边长为11.6的正方体晶胞,但辐照对Cs(Ⅰ)的饱和吸附容量和分配系数的影响较小。吸附剂在0.1~7.0 mol/L HNO_(3)的模拟废液中对Cs(Ⅰ)的吸附选择性强,吸附过程为离子交换、符合Langmuir吸附模型。

基于硅基冠醚分离^(90)Sr的辐照性能研究

吸附剂的辐射稳定性是评价其在高放废液中实际应用的重要指标。采用旋转蒸发减压法将4′,4′(5″)-二(叔丁基环己基)-18-冠-6(DtBuCH18C6)担载至硅基载体中,合成大孔硅基冠醚吸附剂。研究吸附剂在^(60)Co-γ辐照条件下对Sr的吸附性能及重复利用性能。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和压汞(MIP)对吸附剂进行表征。结果表明:吸附剂粒径为100μm,分布概率最高为28.12 nm,孔隙率为56.66%。当γ辐照吸收剂量>100 kGy后,吸附剂的FT-IR图谱中观察到羰基的吸收峰,但冠醚特征的C—O—C伸缩振动吸收峰无明显变化。吸附过程符合Langmuir模型,吸附量随着吸收剂量增加而降低。当吸收剂量<100 kGy时,辐照对吸附剂的Sr吸附量的影响<15%,但吸收剂量达到500 kGy后,饱和吸附量仍达到0.16 mmol/g。以去离子水作为洗脱剂经过5次吸附-解吸后,吸附剂效果仍高达88.9%,具有较好的重复利用性。