粉煤灰衍生介孔硅钙材料吸附去除Co(Ⅱ)及放射性过渡金属离子性能研究

针对含低水平放射性过渡金属离子废水的处理需求，本工作以Co(Ⅱ)为代表，研究了粉煤灰衍生介孔硅钙材料对Co(Ⅱ)的吸附去除性能。研究结果表明，高铝粉煤灰“预脱硅-碱石灰烧结提铝”工艺在预脱硅阶段产生的硅钙材料副产品，以水化硅酸钙（C-S-H(Ⅰ)）（钙硅原子摩尔比n(Ca)/n(Si)=0.98～1.00）为主要矿相，属于具有高比表面积（733 m²/g）且孔隙发达的介孔材料，同时，其具有良好的酸碱缓冲性能（pH=2～10）以及一定的阳离子交换性能（Ca²⁺/H⁺）。介孔硅钙材料在35～60℃对Co(Ⅱ)吸附容量最高可达209~296 mg/g，整个过程符合Langmuir单分子层化学吸附，为吸热反应，吸附可在3 h内快速达到平衡，吸附机理主要为离子交换（占84.5%）。而对实际核电站大修废水的吸附试验结果表明，对其中的放射性Co(Ⅱ)去除率大于98.6%，并且其他放射性过渡金属离子也得到去除。在当前放射性核素的水泥固化处置中，介孔硅钙材料不仅与水泥有较高的相容性从而实现放射性核素的高效稳定化，同时还可替代部分水泥从而实现固化产物的减量化，具有较好的环境和经济效益，因此，该介孔硅钙材料在放射性废水核素去除方面具有较大的资源化应用潜力。