论文部分内容阅读
沸石是一种含有特定孔腔结构的铝硅酸盐晶体,对特定金属离子具有良好的吸附性能,在核废料污水处理方面具有优异的应用前景。铝硅酸盐聚合物具有“类沸石”的化学组成和硅铝骨架,是合成沸石的理想前驱体。本文利用偏高岭土、硅溶胶、氢氧化钠和氢氧化钾为主要原料,制备钠钾混合激发的铝硅酸盐聚合物NaxK1-xGP(x=0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0)。研究NaGP原位转化沸石的水热工艺并获得优化的制备工艺参数,同时通过调节铝硅酸盐聚合物Si/Al及混合激发离子种类及含量得到不同晶型的沸石种类。本文以133Cs+作为137Cs+的替代离子,87Sr2+作为90Sr2+替代离子,系统研究沸石对模拟放射性离子的吸附作用,研究内容及研究成果如下:(1)NaGP水热转化沸石的工艺参数包括水热介质种类及浓度、水热温度和水热时间。在水热反应体系当中,Na+含量较低时,难以使NaGP成核结晶,并且反应需要在一定碱性环境下使NaGP中的[AlO4]-和[SiO4]充分溶解成为沸石的成核位点。水热温度和水热时间是NaGP能够转化为沸石晶体的重要因素。NaGP原位转化沸石的最佳水热工艺为:1 mol/L NaOH溶液作为水热反应介质、水热温度160°C、水热时间6 h。在此条件下NaGP可以转化为直径在35μm的方沸石晶体。(2)方沸石(Analcime)的化学式为NaAlSi2O6·H2O,与NaGP中的Si/Al保持一致。通过调节硅溶胶含量得到不同Si/Al的NaGP(Si/Al=1.0,1.25,1.50,1.75,2.0)。当Si/Al=1.01.25时,NaGP可生成NaA型沸石;当Si/Al=1.51.75时,出现方沸石相及少量方钠石;当Si/Al=2.0时,NaGP全部转化为方沸石。Na0.5K0.5GP水热后由于体系中Na+含量过低没有明显结晶相生成;随着Na+/K+增加,水热转化后NaxK1-xGP结晶度增加,方沸石晶粒尺寸逐渐降低,Na+/K+=0.9:0.1时有P型沸石(NaP)生成。(3)以NaGP原位生成的Analcime、Na0.9K0.1GP原位生成的Analcime-NaP混合型沸石及非晶态的NaGP作为吸附剂,以不同的初始Cs+、Sr2+浓度溶液为吸附对象,对吸附过程的动力学和热力学进行了研究,阐明了吸附机理和平衡条件。对于Cs+,沸石比非晶态的NaGP具有更好的吸附效果;而对于Sr2+,Analcime-NaP混合型沸石及NaGP的吸附效果高于Analcime。Analcime及Analcime-NaP对Cs+的吸附速度快,而Analcime-NaP及NaGP对Sr2+的吸附速度快。沸石对Cs+、Sr2+的吸附主要以离子吸附为主。