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1、第32卷第4期原子能科学技术Vol.32,No.41998年7月AtomicEnergyScienceandTechnologyJuly1998+亚铁氰化钾钛吸附Cs的机理研究孙永霞 徐世平 宋崇立(清华大学核能技术设计研究院,北京,102201)+研究了亚铁氰化钾钛在模拟酸性高放废液中吸附Cs的行为。实验研究了温度、粒度、振荡频+++率、Cs浓度等因素对Cs吸附速度的影响,测定了吸附过程中亚铁氰化钾钛组分随所吸附的Cs++量的变化。与亚铁氰化钾钛在CsNO3溶液中吸附Cs的行为相比较可知,亚铁氰化钾钛对Cs的++吸附主要是粒扩散和膜扩散混合控制,是亚铁氰化钾钛中的K与溶液中的C
2、s进行了交换。+关键词亚铁氰化钾钛 离子交换 模拟高放废液 Cs中图法分类号O647131612+在硝酸盐含量相当高的介质中,无机离子交换剂亚铁氰化物对Cs具有很高的选择性和[1—3][4—5]吸附容量,因而受到人们的关注。文献中,对亚铁氰化物的合成、性能等方面的报道较[6]为详细,而机理方面的研究所见不多。Loos2Neskovic等对亚铁氰化锌的制备、组成作了仔细论述,对其吸附机理也进行了讨论。他发现亚铁氰化锌的2种主要形式M2Zn[Fe(CN)6]2·+++xH2O(M=K,H)和ZnFe(CN)6·2H2O对Cs的吸附是离子交换反应,前者是M与Cs之2++间交换,只需十几
3、分钟即可达到平衡;后者是Zn与Cs之间发生交换,需70h才能达到交换[7]+-6平衡。F.Edward等对亚铁氰化铜的交换动力学进行了研究,发现当c(Cs)<318×10+-6molöL时,离子交换反应为膜扩散控制,当c(Cs)>318×10molöL时,为层进机理控制模[8]型。芬兰Loviisa核电厂采用亚铁氰化钴钾进行核电厂的废物处理。清华大学核能技术设计++研究院用亚铁氰化钾钛从高放废液中去除Cs,得到良好的实验结果,Cs去除率达到99%。+为了进一步提高吸附容量,加快反应速度,本工作对亚铁氰化钾钛去除Cs的机理进行研究。1 实验部分111 试剂和仪器1)模拟酸性高放废液
4、 按文献[9]所述方法配制不稀释和稀释3倍的模拟酸性高放废##液,分别称为废液1和废液2(表1)。废液用硝酸盐配制而成,试剂为分析纯,溶液酸度视实验需要而定。孙永霞:女,29岁,核化学化工专业,助理研究员,硕士收稿日期:1997201221 收到修改稿日期:1997202224+第4期 孙永霞等:亚铁氰化钾钛吸附Cs的机理研究359表1 模拟酸性高放废液的组成Table1Thecompositionofsimulatedhigh-levelliquidwastegöL废液编号AlCrCsFeKMnMoNa其它1#151921021017140145011301825112115
5、02#513001670167518001150104012717110150[9]2)亚铁氰化钾钛:采用溶胶2凝胶法制备。80℃下干燥4h后筛分使用。3)全自动X射线衍射仪(DMAX22000Series,日本);热重分析系统(1091DiskMemory,美国杜邦公司);TZ22A型台式旋转往复振荡器(北京海淀电子医疗器械厂);180280Zeeman原子吸收分光光度计(HITACHI,日立)。112 实验方法称取10010mg亚铁氰化钾钛于锥形瓶中,移入40mL模拟料液,盖上瓶塞,测定不同时++刻料液中Cs浓度。按式(1)计算每克干亚铁氰化钾钛在t时刻达到交换平衡时Cs的吸
6、附量Qm(mmolög),即交换剂的平衡吸附容量Qm。++Qm=(c0(Cs)-ct(Cs))õVöm(1)++++式中:c0(Cs)为溶液中初始Cs浓度,molöL;ct(Cs)为t时刻溶液中Cs浓度,molöL;V为模拟料液体积,mL;m为干亚铁氰化钾钛的质量,g。模拟高放废液或CsNO3溶液中Qm的测定实验条件若不特别指明,则为:温度30℃,废液#-1-12或0101mol·LCsNO3溶液,c(HNO3)=0150mol·L,吸附剂粒径420—250Lm,振荡-1频率172min。2 结果和讨论211 亚铁氰化钾钛的组成和结构亚铁氰化钾钛组成的测定:将100mg亚铁氰化钾
7、钛溶解于体积比为1∶5的氨水中,得碱溶液,用1molöLHNO3溶解TiO2固体颗粒得酸溶液,用原子吸收ö发射分光光度法测定酸、碱溶液中钾、钛、铁等离子的浓度,得出亚铁氰化钾钛中三者摩尔数之比为n(Fe)∶n(K)∶n(Ti)=1100∶1105∶1125。由热重2差热分析法(TG2DTA)测得经80℃干燥后亚铁氰化钾钛含水量为20%—25%。从74℃开始失去吸附水,高于340℃,亚铁氰化钾钛在空气中分解,最终产物为氧化物。粉末X射线衍射的分析结果表明,亚铁氰化钾钛的晶胞结构为立
