新疆沸石对放射性核素锶和铯的吸附性能研究

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新疆沸石对放射性核素锶和铯的吸附性能研究

王哲1,2， 李海峰3

(1.西南科技大学 核废物与环境安全国防重点学科实验室 ， 四川 绵阳621010 ； 2.中国科学技术大学 地球与空间科学学院 ， 安徽 合肥230000 ； 3.四川建筑职业技术学院 ， 四川 德阳618000)

摘要：采用静态吸附实验方法，研究了吸附时间、溶液pH值、吸附剂投加量和溶液初始浓度等因素对新疆沸石吸附Sr2+和Cs+的性能的影响。结果表明：新疆沸石对含Cs+放射性废水的处理效果要优于对含Sr2+的处理效果，其原因在于Cs+离子水合半径比Sr2+的离子水合离子小，当Sr2+和Cs+与沸石层间Na+、K+、Ca2+和Mg2+等发生离子交换时，Cs+离比Sr2+离子更易于进入蒙脱石层间而被固定。

关键词：沸石 ； 吸附性能 ； 锶 ； 铯

中图分类号：TQ424.23

收稿日期：2015-05-09

基金项目：国家自然科学

作者简介：王哲(1979-)，男，讲师，博士研究生，从事环境科学、核废物处理与地质处置等相关研究，E-mail：wz2004@126.com。

Study on Adsorption Performance of Zeolite from Xinjiang Province

for Radioactive Strontium and Caesium

WANG Zhe1,2, LI Haifeng3

(1.Nuclear Wastes and Environmental Safety Laboratory , Southwest University of Science and Technology , Mianyang621010 , China ; 2.School of Earth and Space Sciences , University of Science and Technology of China , Hefei230026 , China ; 3.Sichuan College of Architectural Technology , Deyang618000 , China)

Abstract:The static adsorption experiments are carried out to investigate the adsorption performance of strontium and caesium on zeolite in different adsorption time,pH values,adsorbent dosage and initial concentration.These results indicates that the adsorption performance of zeolite for Cs+ is better than Sr2+,and the reason is that hydrated ionic radius of caesium is bigger than hydrated ionic radius of strontium,so that Cs+ is more easily to be adsorbed into the interlayer of zeolite than Sr2+, when Sr2+and Cs+ are respectively exchanged with Na+、K+、Ca2+ and Mg2+ of zeolite.

Key words:zeolite ; adsorption performance ; radioactive waste ; Sr ; Cs

现代科学技术的发展使核能得以广泛的应用，其应用范围涉及工业、国防、农业、医学和科研等方面，这就不可避免地产生放射性废液，这些放射性废水中的核素又主要以裂变产物90Sr和137Cs、未被回收的Pu和U以及大部分超铀元素为主[1]。特别是日本福岛事故发生后，导致大量放射性物质泄漏，排出大量含有放射性锶和铯的废水[2-3]，而90Sr和137Cs具有迁移性高和半衰期较长(90Sr，28.8a；137Cs，30.2a)的特点，并且它们在裂变产物总放射性中所占比例随衰变时间的增加而增大，衰变10年，90Sr和137Cs两者放射性之和占裂变产物总放射性的91%；衰变20年，达97%；衰变40年达98%[4]。这些废液由于具有放射性，所以对环境及人体均会产生不可估量的危害，如何有效地去除放射性废液中的锶和铯，一直受到人们的广泛关注。……