金属有机框架对水中放射性核素吸附的研究进展

谢林蓓,孟笑鹏

(苏州科技大学天平学院，江苏 苏州 215009)

摘 要：高化学稳定性、具有大量功能基团且结构可调的金属有机框架材料(MOF)在放射性污染治理方面受到国内外学者的高度关注。总结了近10年 MOF材料对水中典型的放射性核素的吸附研究进展,重点介绍了材料的吸附容量、他和吸附时长、最优吸附条件,选择性和稳定性以及吸附机理,同时指出 MOF₈材料在合成和应用过程中存在成本较高、易迪成二次污染和国收困难等问题,以期为 MOF日基吸附材料的开发及放射性皮水处理提供有益鉴。

关键词：金属有机骨架材料；放射性核素；吸附

核能因其清洁低碳、安全高效而成为全球能源体系中重要的组成部分,伴随着核能的开发利用,放射性污染问题也日益突出。在核动力设施的建造、运行、维护和退役等各个环节均会产生大量的放射性废水,其主要污染物有²³⁵U、¹³⁷Cs、⁹⁰Sr、⁶⁰Co、¹³¹I、⁹⁹Tc 等。通常来说,放射性废水具有值变化范围广、含盐量可高可低、组分多样化等特点。目前常用的处理技术有化学沉淀法、蒸发浓缩法、膜处理法、生物处理法、离子交换法以及吸附法等。化学沉淀法存在工艺过程较复杂、化学试剂用量大、易造成二次污染等局限性。燕发浓缩法会受到季节天气因素影响,蒸发量不稳定且能耗高、占地面积大,还可能因渗漏造成周围水体和土壤的污染。膜处理法的膜制备成本较高、易结垢受到污染,并且需要联合其他工艺对废水进行预处理。微生物对水体的酸碱度、温度等有一定要求,适用范围较有限。离子交换法因离子交换树脂的可再生性广受欢迎,但现有的材料往往适用范围窄、选择吸附性差处理成本高,仅能用于悬浮物较少且盐度低的废水。吸附法操作简单,处理效果好,且吸附剂可循环使用成本也较为可控,但吸附剂种类繁多,制备成本差大,规模化量产困难,从实验室走向实际应用仍有很长路要走。

金属有机框架(MOFS)由含金属的节点和有机连接体构成,因其具有高孔隙率和极大的内表面积,以及结构中有机/无机成分高度可变等特点,在气体捕获、催化、分离等领域有广阔前景。研究人员开发出多种功能性 MOFs用于重金属、染料、内分泌干扰化学物质以及放射性核素的分离,并取得了良好的效果。综述MOFs在吸附水中放射性核素领域的研究进展,以期为MOFs基吸附材料的开发及放射性废水的处理拓展新思路。

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