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磷酸锆在多领域的应用

发布时间: 2022-02-09

来源: 试点城市(园区)

基本信息

合作方式: 技术服务
成果类型: 发明专利,实用新型专利
行业领域:
节能环保产业
成果介绍

项目背景四川亩心新材料有限公司是以一种新型材料——磷酸锆为核心的新材料生产公司。我们发现磷酸锆能应用到放射性环境优化治理中,因此我们进一步研究了磷酸锆在核废水与医院放射性废水中的应用。2.产品磷酸锆(ZrP)不仅具有层状化合物的共性,而且还具备其它层状化合物所不具备的个性:(1)制备工艺简便,容易规模化生产,晶型好。(2)不溶于水和有机溶剂,能耐较强的酸和一定的碱度,稳定性和机械强度很强,化学稳定性较高。(3)层状结构稳定,在客体引入层间后仍然可以操持层状结构。(4)有较大的比表面积,表面电荷密度较大,是一种较强的固体酸,可以发生离子交换反应。由于磷酸锆具有良好的化学、热稳定性和机械强度,具有良好的离子交换特性,并且可以提供相当大的比表面积,在电学、光学、催化领域、生物领域、复合材料等领域具有广阔的应用前景。由于具有良好的离子交换能力,在无机抗菌剂的制备中可以作为抗菌金属离子的优良载体,近年来得到了广泛的应用。磷酸锆具有极低的热膨胀系数,在低热膨胀陶瓷材料方面具有广泛的应用。关联公司耀隆化工生产的ZrP产品基本技术指标:外观:白色粉末L值>95;比重:***;平均粒径:2~3μm;比表面积:>25m2/g;水溶性:<***;烧失水分:<1%。核级树脂项目组重点研发满足核电废水处理场景要求的ZrP树脂,开发ZrP树脂的规模化生产工艺和技术,同时推广ZrP树脂应用渠道和产业链。3.技术随着我国核科技的不断发展,各种核电站已经建设核运行。这些核电站主要包括:大亚湾核电站、秦山核电站、田湾核电站、浙江三门核电站和山东海阳核电站。这些核电站在运行、维修和后处理等过程中,会产生大量的放射性废水,这些放射性废水含有大量放射性重金属元素[1]。如果直接排放,将会对严重危害人体健康、动物和植物的生命和土壤的可循环利用。因此,放射性废水的处理、处置方法变得非常重要,也已经成为研究和开发的热点。放射性废水的处理方法非常多,离子交换、蒸发、膜技术和吸附法等。其中,离子交换法基于表面活性基团从而可以实现交换、选择、吸附和催化等功能,在工业高纯水制备、生物工程、医药卫生和冶金行业等领域都得到广泛的使用。离子交换树脂的种类非常多,可以是阳离子型的、阴离子型的、两性的、凝胶型和大孔型的,也可以是聚合物型的或者是无机型的离子交换树脂[2]。在这些众多的离子交换树脂中,磷酸锆离子交换树脂是最有望用于从放射性废水中分离重金属元素特别是137Cs、90Sr的无机材料之一。独特的层状晶体结构和布朗斯特固体酸特性,赋予磷酸锆优异的结构稳定性和耐辐照性;超高的理论阳离子交换容量,赋予磷酸锆良好的离子交换性和快速的动力学过程;可控的限域空间和良好的表面可改造性,赋予磷酸锆材料独特的离子识别性和选择分离性[3]。因此,磷酸锆材料是放射性核素离子处理与处置潜在的优异材料,在核环境治理方面具有广阔的应用前景和社会价值。2019年,我们与中国工程物理研究院联合成立研发工作小组,使用磷酸锆粉体在放射性核废水中做静态测试,其中,钴、镍、铯吸附效果表现优良,尤其是对铯元素,表现出极佳的吸附和解析性能。耀隆科技已经实现磷酸锆的大规模工业化生产,并通过工艺和配方调整实现了磷酸锆产品粒径和比表面积可控,具备了为客户定制开发差异化产品的基础。我们在高放核废液处理应用磷酸锆的前期研究基础表明,通过磷酸锆结构和形貌的改性,可以大幅度提升其对放射性材料的90Sr吸附和分离效能。4.应用范围目前主要用于核电站废水处理与医院放射性废水处理。5.团队生态环境部核与辐射安全中心、上海核工程研究设计院有限公司、四川大学高分子学院、朱永全(中国工程物理研究院环保工程研究中心,专注核反应堆设及核环境工程(三废处理))、李大堂(九院动力部前部长)   

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