【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及廢氣處理，尤其是涉及一種鉍基吸附材料及其制備方法與應用。
技術介紹
1、核能作為一種清潔高效的能源，是實現我國“雙碳”目標的有效途徑之一，乏燃料的安全處理與處置是核能可持續發展的重要保障，在對乏燃料進行后處理的過程中會產生放射性廢氣，其中放射性碘是核燃料循環、乏燃料后處理和放射性廢物處理中重點關注的污染物，環境中的放射性碘半衰期長、水溶性高、流動性強且毒性較大，對甲狀腺的影響包括甲狀腺功能低下，甲狀腺結節和甲狀腺癌，因此需要對放射性碘進行吸附和處理。
2、目前已有大量吸附劑被開發用于吸附放射性氣態碘，例如銀基沸石、金屬有機框架材料(mofs)、氣凝膠等吸附材料被研發用于吸附氣態碘，但這些材料由于其制備成本、吸附性能、工藝難度等問題，往往在實際應用中存在限制。
3、鉍基多孔材料是近年來新興的一種碘吸附劑，它能夠快速捕獲碘單質，相比于其它功能材料(銀基沸石、mof等)，其具有成本低、材料易合成且毒性低、吸附容量高等優點，同時吸附劑捕獲碘之后，最終轉化成的bii3和bi5o7i具備很好的熱力學穩定性從而使捕捉的碘不易解吸，因此，我們認為鉍基多孔材料有望代替目前乏燃料后處理工藝中普遍使用的銀基材料。
4、活性炭(ac)是一種理想的吸附劑，針對放射性氣態碘，主要通過以銀、鉍等金屬改性得到負載金屬的改性活性炭，其原理是通過負載金屬增加活性炭表面的金屬活性位點，提高金屬基的相互作用，使得吸附作用從原來單一的物理吸附轉變為物理化學吸附，xie等人(xie?et?al.,2023)制備了具有疏松結
5、但是鉍基吸附材料在制備過程中易團聚，從而導致ac孔道堵塞，降低對氣態碘的吸附性能，并且鉍基材料的改性濃度與最終得到的吸附材料對氣態碘的吸附性能之間的關系也需要探究；因此，用于吸附氣態碘的鉍基多孔材料有待進一步的研究，以提高吸附材料對氣態碘的吸附性能。
技術實現思路
1、本專利技術旨在提供一種具有豐富的活性位點，對氣態碘的吸附性能較好的鉍基吸附材料，為了實現上述目的，本專利技術提供以下技術方案：
2、本專利技術提供的一種鉍基吸附材料的制備方法，包括以下步驟：
3、s1，ac載體預處理：稱取一定量ac，用去離子水洗凈后，置于烘箱內干燥過夜，并用篩網篩選出合適大小的顆粒，得到ac載體；s2，均相a液制備：將無水乙醇和乙二醇溶液攪拌混合制得a液；s3，均相b液制備：取一定質量的bi(no3)3·5h2o加入a液中，攪拌混合得到b液；s4，bi@ac制備：稱取一定質量的ac載體加入b液中，攪拌混合后置于不銹鋼水熱反應釜中，并將反應釜置于烘箱內反應，反應結束后得到反應物，用超純水和無水乙醇對反應物進行沖洗，最后放入烘箱中干燥，干燥后得到bi@ac。
4、通過采用上述技術方案，篩選適宜規格的活性炭作為載體進行預處理，活性炭單獨對氣態碘的捕獲依靠弱作用力例如范德華力和靜電力，而此種捕獲穩定性差且碘組分易逃逸，采用無水乙醇作為溶劑，乙二醇作為還原劑，bi(no3)3·5h2o作為改性劑，采用溶劑熱一步合成的簡單方法，利用乙二醇的還原性將鉍負載到活性炭上，乙二醇豐富的—cooh具有強還原性，能夠將溶液中鉍離子還原成鉍單質，鉍單質負載到活性炭的孔洞上，省去了復雜且能耗大的熱解方法，制備周期短，且制備過程中無毒害氣體釋放，通過鉍改性的方式，使得鉍基材料的負載為活性炭提供了金屬活性位點，吸附氣態碘時，使原來活性炭單一的物理吸附轉變為活性炭孔隙結構的物理作用和活性位點化學作用的吸附，從而提高了對氣態碘的吸附性能。
5、可選的，所述ac載體的粒徑為10目。
6、可選的，所述無水乙醇和乙二醇的用量比為33.6:(16-17)。
7、可選的，所述bi(no3)3·5h2o的添加濃度為0.004-0.005g/ml。
8、可選的，所述bi(no3)3·5h2o和ac載體的添加量的質量比為1:(5-20)。
9、可選的，所述bi(no3)3·5h2o和ac載體的添加量的質量比為1:10。
10、可選的，所述s3中攪拌條件為常溫下磁力攪拌30min，轉速為500rpm。所述s4中攪拌條件為常溫下磁力攪拌1h。
11、可選的，所述s4中反應條件為200℃反應6h，所述干燥溫度為60℃。
12、通過采用上述技術方案，鉍改性溶液濃度會影響其在活性炭上的負載量，優化調控溶劑熱法制備工藝，改善了鉍基材料團聚的現象，避免了活性炭孔隙結構的堵塞，使bi@ac比表面積和碘吸附容量得到提升。
13、本專利技術還提供了上述技術方案所述的制備方法制備得到的鉍基吸附材料。
14、本專利技術還提供了上述技術方案的鉍基吸附材料在吸附氣態碘中的應用。
15、通過采用上述技術方案，該鉍基吸附材料對氣態碘的吸附性能較好，通過鉍改性的方式，增強了活性炭對氣態碘的吸附能力，相對銀基沸石、金屬有機框架或者其他氣態碘吸附材料，鉍基材料與活性炭更具有經濟效益，且制備得到的bi@ac氣態碘吸附容量比一般銀基沸石高。
16、綜上所述，本申請包括以下至少一種有益技術效果：
17、1.采用無水乙醇作為溶劑，乙二醇作為還原劑，bi(no3)3·5h2o作為改性劑，采用溶劑熱一步合成的簡單方法，利用乙二醇的還原性將鉍負載到活性炭上，乙二醇豐富的—cooh具有強還原性，能夠將溶液中鉍離子還原成鉍單質，鉍單質負載到活性炭的孔洞上，省去了復雜且能耗大的熱解方法，制備周期短，且制備過程中無無毒無害氣體釋放，從而提高了鉍基吸附材料制備的便捷性。
18、2.通過鉍改性的方式，使得鉍基材料的負載為活性炭提供了金屬活性位點，吸附氣態碘時，使原來活性炭單一的物理吸附轉變為活性炭孔隙結構的物理作用和活性位點化學作用的吸附，從而提高了對氣態碘的吸附性能。
19、3.相對銀基沸石、金屬有機框架或者其他氣態碘吸附材料，鉍基材料與活性炭更具有經濟效益，且制備得到的bi@ac氣態碘吸附容量比一般銀基沸石高。
20、4.本申請采用的溶劑熱法成功的將bi負載到活性炭上，且可以通過調控鉍改性溶液與活性炭的質量比，實現不同比例bi@ac的可控化制備。
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1.一種鉍基吸附材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的鉍基吸附材料的制備方法，其特征在于：所述AC載體的粒徑為10目。
3.根據權利要求1所述的鉍基吸附材料的制備方法，其特征在于：所述無水乙醇和乙二醇的用量比為33.6:(16-17)。
4.根據權利要求1所述的鉍基吸附材料的制備方法，其特征在于：所述Bi(NO3)3·5H2O的添加濃度為0.004-0.005g/ml。
5.根據權利要求4所述的鉍基吸附材料的制備方法，其特征在于：所述Bi(NO3)3·5H2O和AC載體的添加量的質量比為1:(5-20)。
6.根據權利要求5所述的鉍基吸附材料的制備方法，其特征在于：所述Bi(NO3)3·5H2O和AC載體的添加量的質量比為1:10。
7.根據權利要求1所述的鉍基吸附材料的制備方法，其特征在于：所述S3中攪拌條件為常溫下磁力攪拌30min，轉速為500rpm，所述S4中攪拌條件為常溫下磁力攪拌1h。
8.根據權利要求7所述的鉍基吸附材料的制備方法，其特征在于：所述S4中
9.一種根據權利要求1-8任一項所述的制備方法制備得到的鉍基吸附材料。
10.根據權利要求9所述的鉍基吸附材料在吸附氣態碘中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種鉍基吸附材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的鉍基吸附材料的制備方法，其特征在于：所述ac載體的粒徑為10目。
3.根據權利要求1所述的鉍基吸附材料的制備方法，其特征在于：所述無水乙醇和乙二醇的用量比為33.6:(16-17)。
4.根據權利要求1所述的鉍基吸附材料的制備方法，其特征在于：所述bi(no3)3·5h2o的添加濃度為0.004-0.005g/ml。
5.根據權利要求4所述的鉍基吸附材料的制備方法，其特征在于：所述bi(no3)3·5h2o和ac載體的添加量的質量比為1:(5-20)。
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【專利技術屬性】
技術研發人員：黃鳴明，周自堅，陳志莉，李光學，李軒，
申請(專利權)人：桂林理工大學，
類型：發明
國別省市：
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