自掺杂型锑氧化物材料的制备、表征及其对Sr(Ⅱ)的吸附性能

摘要

90Sr是核电站放射性废液中需要重点去除的核素之一,水合锑氧化物Sb2O5·mH2O可以在酸性条件下选择性吸附脱除90Sr.本文在以醇为溶剂的无水体系中,以化学性能较稳定且毒性低的SbCl3为原料,以紫外线照射辅助双氧水氧化及控制水解两步法制备出自掺杂型锑氧化物Sb(Ⅲ)/Sb2O5.文中采用X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外(FTIR)光谱对材料结构进行结构表征,并采用批量实验方法研究不同Sb(Ⅲ)/Sb(total)比例与Sr(Ⅱ)吸附性能的相关性,以及溶液pH值对Sr(ll)吸附性能的影响.实验结果表明:Sb(Ⅲ)可在较大的比例范围内共存于立方烧绿石型Sb2O5晶格内,形成良好的固溶体Sb(川)/Sb2O5;制备过程中通过控制醇溶剂的类型、氧化剂的添加方式以及两步反应温度,可以获得具有不同氧化率,即不同Sb(Ⅲ)/Sb(total)比例的Sb(Ⅲ)/Sb2O5材料;其中Sb(Ⅲ)/Sb(total)比例为49.8％的锑氧化物材料吸附性能最好,在纯水体系下对Sr(Ⅱ)的分配系数为6.6x107 mL·g-1,在pH=3-13范围内对Sr(Ⅱ)具有良好的吸附性能,并且在本文实验条件下,Sr(Ⅱ)在锑氧化物材料上的吸附更好地符合Langmuir吸附模型.