于波
,
陈靖
,
朱建新
稀有金属材料与工程
选用钛酸异丙酯和正硅酸乙酯作为原材料,采用溶胶-凝胶水热方法合成了除铯用高钛硅比分子筛孔道结构化合物Na4Ti4Si3O10(NaTS).研究了硅钛比、钠钛比、反应时间和反应温度等不同合成条件对NaTS除铯性能的影响,并利用付立叶变换红外光谱对样品的分子筛骨架原子基团进行了表征.孔分析测试表明,NaTS的孔径尺寸主要分布于15～30 nm,BET比表面积为1.811×102 m2/g,孔容0.265 cm3/g,平均孔径8.700 nm.离子交换实验结果表明,NaTS对Cs离子在酸性介质中具有很好的选择性.在0.1 mol/L HNO3、0.1 g/L Cs的水溶液中,对Cs的分配系数达3.65×104 mL/g.
关键词:
除铯
,
孔道化合物
,
水热合成
,
晶化
于波
,
文明芬
,
陈靖
,
朱建新
稀有金属材料与工程
高钛硅比分子筛具有独特的催化和离子交换性能,可用于处理处置高污染放射性废物.利用溶胶凝胶水热法研究了除铯用新型高钛硅比分子筛孔道结构化合物Na4Ti4Si3O10(NaTS)的合成工艺,并讨论了温度、时间、不同钛硅比对合成产物的影响.研究结果表明,NaTS的合成反应属吸热反应,温度升高利于钛源进入分子筛骨架.当合成温度为200 ℃时,产物结晶完整,表观形貌为规则的四方颗粒,晶体尺寸为20 nm,钛硅比为1.33,铯交换分配系数为36500mL/g.NaTS的合成属于液相生成机理,整个过程包括硅酸盐物种的溶解和缩合反应,晶体成核,生长及凝胶溶解几个步骤.动力学模型研究表明合成过程属自发成核机理.合成诱导期长,20 h左右才开始形核结晶,120 h,晶体基本生长完全.利用Runge-Kutta和单纯型法计算求解,得NaTS的晶体生长速率常数仅为5.6×10-7.因此,促进产物晶体生长是提高NaTS合成速度的关键因素.
关键词:
除铯
,
孔道化合物
,
水热合成
,
晶化
朱建新
,
于波
稀有金属材料与工程
通过调节钛源、硅源和工艺条件,定向合成八元环孔道结构钛硅分子筛.化学分析表明,该化合物的组成为Na4Ti4Si3O10·4.5H2O,钛硅比为1.33,远高于TS1、TS2和MCM41等.在0.1 mol/L HNO3、1×10-4Cs的水溶液中,对Cs的分配系数达3.65×104mL/g.酸性条件下对各种离子的交换能力排序为KdCs＞Kdk＞KdZr＞KdCa＞KdMg＞KdCr.拉曼光谱分析表明,样品合成过程中所有的钛元素均进入八元环孔道结构,没有形成锐钛矿形结构.该钛硅分子筛在酸性和中性条件下都具有很好的铯选择性,是一种非常有前景的、适用于中国高放废液处理处置的新型无机离子交换剂.
关键词:
除铯
,
溶胶凝胶水热合成
,
八元环孔道结构
,
分配系数
于波
,
陈靖
,
朱建新
稀有金属材料与工程
采用全微波辐射法快速合成了NaTS,并研究了合成的反应动力学.结果表明,全微波辐射法明显缩短了产物的晶化反应时间,合成时间从溶胶凝胶水热法的120 h缩短为2 h.XRD和SEM分析表明:微波法合成样品为两端开放的八元环孔道结构化合物,属P4_3空间群,晶胞参数分别为a=b=0.7781 nm, c=1.1945 nm;除铯性能与传统水热法产品无明显区别.晶化动力学模型研究表明:全微波法合成结晶度随时间变化曲线均为S型,属自发形核.合成过程可分为诱导期和生成期,微波辐照法合成过程的生长速率常数为30,是溶胶凝胶水热法的10~8倍.微波快速合成大大提高产品的合成速率,为NaTS的工业化生产和应用奠定了基础.
关键词:
除铯
,
全微波法
,
钛硅化合物
