首页 > 专利 > 沈阳理工大学 > 一种利用锐钛矿结构TiO2处理含锝废液的方法专利详情

一种利用锐钛矿结构TiO2处理含锝废液的方法 0 0

有效专利查看PDF

申请进展

基本信息

申请人信息

代理人信息

摘要

法律状态

权利要求

说明书

专利申请流程有哪些步骤？

申请

申请号：指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。

申请日：提出专利申请之日。

2018-07-11

申请公布

申请公布指发明专利申请经初步审查合格后，自申请日（或优先权日）起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。

申请公布号：专利申请过程中，在尚未取得专利授权之前，国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。

申请公布日：申请公开的日期，即在专利公报上予以公开的日期。

2019-01-11

授权

授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由，授予发明专利权；或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由，授予实用新型专利权或外观设计专利权。

2021-09-21

预估到期

发明专利权的期限为二十年，实用新型专利权期限为十年，外观设计专利权期限为十五年，均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。

2038-07-11

基本信息

有效性	有效专利	专利类型	发明专利
申请号	CN201810758857.8	申请日	2018-07-11
公开/公告号	CN109036612B	公开/公告日	2021-09-21
授权日	2021-09-21	预估到期日	2038-07-11
申请年	2018年	公开/公告年	2021年
缴费截止日
分类号	G21F9/06	主分类号	G21F9/06
是否联合申请	独立申请	文献类型号	B
独权数量	1	从权数量	3
权利要求数量	4	非专利引证数量	1
引用专利数量	2	被引证专利数量	0
非专利引证	1、2018.04.11CN 101111456 A,2008.01.23CN 108176345 A,2018.06.19CN 103325431 B,2016.01.27CN 108160022 A,2018.06.15CN 104492417 A,2015.04.08王雪凤.Th(Ⅳ)在锐钛矿上吸附机理的研究《.全国核化学与放射性化学学术研讨会》.2010,张金洋.纳米TiO_2对土壤Hg_2_吸附解吸性能的影响《.水土保持学报》.2017,张武.硫掺杂偏钛酸粉体的制备《.材料与冶金学报》.2018,;
引用专利	EP2362855B、JP6309699B	被引证专利
专利权维持	4	专利申请国编码	CN
专利事件		事务标签	实质审查、授权

申请人信息

申请人	沈阳理工大学	第一申请人	沈阳理工大学
专利权人	沈阳理工大学	当前专利权人	沈阳理工大学
发明人	张武	第一发明人	张武
地址	辽宁省沈阳市浑南新区南屏中路6号	邮编	110159
申请人数量	1	发明人数量	1
申请人所在省	辽宁省	申请人所在市	辽宁省沈阳市

代理人信息

代理机构

专利代理机构是经省专利管理局审核，国家知识产权局批准设立，可以接受委托人的委托，在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。

沈阳东大知识产权代理有限公司

代理人

专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务，取得一定资格的人。

刘晓岚

摘要

一种利用锐钛矿结构TiO2处理含锝废液的方法，属于核废物处理领域；方法：1)稀释含锝废液；2)将钛粉与氟化铵混合均匀；3)将混合粉末加入含锝溶液中，加热至沸腾；4)将得到的固液混合物离心，获得Tc掺杂锐钛矿结构和无色液体；发明中的方案充分利用了钛粉氧化过程中锐钛矿相TiO2结构的形成过程，在其形成过程中可以使大量TC组分进入其结构，从而大大提高固化效果，固定率高达99.99％以上，而且工艺过程温度低，只需将含锝溶液加热至沸腾，无需加热至高温，有效避免了高温过程中锝组分的挥发。

摘要附图
说明书附图：图1
说明书附图：图2

法律状态

序号	法律状态公告日	法律状态	法律状态信息
1	2021-09-21	授权
2	2019-01-11	实质审查的生效	IPC(主分类): G21F 9/06 专利申请号: 201810758857.8 申请日: 2018.07.11

权利要求

权利要求书是申请文件最核心的部分，是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。

1.一种利用锐钛矿结构TiO2处理含锝废液的方法，其特征在于，实施过程依次按以下步骤进行：
(1)使用去离子水将含锝废液稀释成浓度为1.8～2.3μg/mL的含锝溶液；
(2)将钛粉与氟化铵以质量比(1～1.2)：1混合均匀，得到混合粉末；
(3)按照含锝溶液与混合粉末的液固比(15～20):1将混合粉末加入含锝溶液中，从室温加热至沸腾，获得固液混合物；
(4)将固液混合物离心，获得Tc掺杂锐钛矿结构的TiO2和无色液体。

2.根据权利要求1所述的一种利用锐钛矿结构TiO2处理含锝废液的方法，其特征在于，所述步骤2中，钛粉中金属钛质量百分比不小于99.8％，粒度为300～325目；氟化铵为粉末状，纯度大于99.5％(质量百分含量)，粒度为200～300目。

3.根据权利要求1所述的一种利用锐钛矿结构TiO2处理含锝废液的方法，其特征在于，所述步骤3中，含锝溶液与混合粉末加热至沸腾，沸腾时间为10～16h。

4.根据权利要求1所述的一种利用锐钛矿结构TiO2处理含锝废液的方法，其特征在于，通过所述方法制得的Tc掺杂锐钛矿结构的TiO2用水浸出，30～210日后化验浸出液中的Tc浓度≤0.0028％。

说明书

技术领域

[0001] 本发明属于核废物处理领域，具体涉及一种利用锐钛矿结构TiO2处理含锝废液的方法。

背景技术

[0002] 锝‑99(Tc)是一种常见的核裂变产物，由于其半衰期长(2.1×105年)，裂变率高(6％)、环境迁移率高而使核废料长期处置复杂化。目前，普遍认为“分离‑固化‑深地质”处置是切实可行的高放射废液处理处置方案。它是将高放废液中半衰期长、放射性水平高、生物毒性大的放射性核素分离出来，并按核素类别和放射性水平高低进行分类，对分离后所得的大体积中低放废物进行水泥固化，对小体积的高放废物可进行玻璃固化或人造岩石固化，这样将大大减轻处置负担，提高处置的安全性。按照上述的“分离‑固化‑深地质处置”方案，含锝废弃物通常采用硼硅酸盐玻璃的形式将其固定，但是在玻璃化过程中会损失一部分挥发性含锝物质，从而大大降低了该方案的效果。

发明内容

[0003] 一种利用锐钛矿结构TiO2处理含锝废液的方法，实施过程依次按以下步骤进行：

[0004] (1)使用去离子水将含锝废液稀释成浓度为1.8～2.3μg/mL的含锝溶液；

[0005] (2)将钛粉与氟化铵混合均匀，得到混合粉末；

[0006] (3)按照含锝溶液与混合粉末的液固比(15～20)∶1将混合粉末加入含锝溶液中，从室温加热至沸腾，获得固液混合物；

[0007] (4)将固液混合物离心，获得Tc掺杂锐钛矿结构的TiO2和无色液体。

[0008] 上述一种利用锐钛矿结构处理含锝废液的方法，其中：

[0009] 所述步骤2中，钛粉中金属钛质量百分比不小于99.8％，粒度为300～325目；氟化铵为粉末状，纯度大于99.5％(质量百分含量)，粒度为200～300目。

[0010] 所述步骤2中，钛粉与氟化铵的质量比为(1～1.2)∶1。

[0011] 所述步骤2中，于安装有回流装置的玻璃容器中混料。

[0012] 所述步骤3中，液固比指溶液的体积(单位：ml)与混合物质量(单位：g)的比值。

[0013] 所述步骤3中，含锝溶液与混合粉末加热至沸腾(100℃)，沸腾时间为10～16h。

[0014] 所述步骤4中，Tc掺杂锐钛矿结构的Ti02为棕灰色粉末。

[0015] 本发明制得的Tc掺杂锐钛矿结构的TiO2用水浸出，30～210日后化验浸出液中的Tc浓度≤0.0028％。

[0016] 上述一种利用锐钛矿结构TiO2处理含锝废液的方法，技术方案的主要设计思路为：

[0017] 本发明中基于TCO2和锐钛矿相TiO2结构的高度相似性，通过钛粉直接氧化的方式制备锝掺杂锐钛矿相TiO2结构，从而将废弃物中的锝永久固定于锐钛矿结构中，使含锝废弃物危险性消失。

[0018] 上述一种利用锐钛矿结构TiO2处理含锝废液的方法，与现有技术相比，有益效果为：

[0019] (1)工艺过程温度低，只需将含锝溶液加热至沸腾，无需加热至高温(现有工艺往往需要600℃以上)，有效避免了高温过程中锝组分的挥发。

[0020] (2)工艺过程简单高效，通过上述步骤锝的固定率高达99.99％以上。

[0021] (3)本发明中的方案充分利用了钛粉氧化过程中锐钛矿相TiO2结构的形成过程，在其形成过程中可以使大量TC组分进入其结构，从而大大提高固化效果。

实施方案

[0024] 结合下述实施例，对本发明作进一步描述，但本发明并不限于这些实施例。

[0025] 实施例1

[0026] 一种利用锐钛矿结构TiO2处理含锝废液的方法，实施过程依次按以下步骤进行：

[0027] (1)使用去离子水将含锝废液稀释成浓度为1.8μg/mL的含锝溶液；

[0028] (2)按照钛粉与氟化铵的质量比为1∶1，将24g纯度为99.9％、粒度为300目的钛粉与 24g纯度为99.6％、粒度为200目的氟化铵混合均匀，得到混合粉末；

[0029] (3)按照含锝溶液与混合粉末的液固比15∶1将混合粉末加入含锝溶液中，于室温加热至沸腾10h，获得固液混合物；

[0030] (4)将固液混合物离心，获得棕灰色Tc掺杂锐钛矿结构的TiO2粉末和无色液体。

[0031] 取上层无色液体化验Tc的浓度，未检测出上清液中存在Tc，表明Tc被成功掺杂于锐钛矿结构得粉末中。取干燥后的Tc掺杂TiO2粉末用水浸出，30日后化验浸出液中的Tc浓度为 0.001％，表明固定效果良好。

[0032] 本实施例制得的Tc掺杂的锐钛矿结构TiO2粉末的X射线衍射图如图1所示。

[0033] 实施例2

[0034] 一种利用锐钛矿结构TiO2处理含锝废液的方法，实施过程依次按以下步骤进行：

[0035] (1)使用去离子水将含锝废液稀释成浓度为2.0μg/mL的含锝溶液；

[0036] (2)按照钛粉与氟化铵的质量比为1.2∶1，将24g纯度为99.9％、粒度为300目的钛粉与 20g纯度为99.6％、粒度为200目的氟化铵混合均匀，得到混合粉末；

[0037] (3)按照含锝溶液与混合粉末的液固比15∶1将混合粉末加入含锝溶液中，于室温加热至沸腾12h，获得固液混合物；

[0038] (4)将固液混合物离心，获得棕灰色Tc掺杂锐钛矿结构的TiO2粉末和无色液体。

[0039] 取上层无色液体，化验上清液中Tc的浓度，未检测出上清液中存在Tc，表明Tc被成功掺杂于锐钛矿结构得粉末中。取干燥后的Tc掺杂TiO2粉末用水浸出，60日后化验浸出液中的Tc浓度为0.002％，表明固定效果良好。

[0040] 实施例3

[0041] 一种利用锐钛矿结构TiO2处理含锝废液的方法，实施过程依次按以下步骤进行：

[0042] (1)使用去离子水将含锝废液稀释成浓度为2.3μg/mL的含锝溶液；

[0043] (2)按照钛粉与氟化铵的质量比为1.2∶1，将24g纯度为99.9％、粒度为325目的钛粉与 20g纯度为99.7％、粒度为200目的氟化铵混合均匀，得到混合粉末；

[0044] (3)按照含锝溶液与混合粉末的液固比20∶1将混合粉末加入含锝溶液中，于室温加热至沸腾15h，获得固液混合物；

[0045] (4)将固液混合物离心，获得棕灰色Tc掺杂锐钛矿结构的TiO2粉末和无色液体。

[0046] 取上层无色液体，化验上清液中Tc的浓度，未检测出上清液中存在Tc，表明Tc被成功掺杂于锐钛矿结构得粉末中。取干燥后的Tc掺杂TiO2粉末用水浸出，90日后化验浸出液中的Tc浓度为0.0025％，表明固定效果良好。

[0047] 实施例4

[0048] 一种利用锐钛矿结构TiO2处理含锝废液的方法，实施过程依次按以下步骤进行：

[0049] (1)使用去离子水将含锝废液稀释成浓度为2.3μg/mL的含锝溶液；

[0050] (2)按照钛粉与氟化铵的质量比为1∶1，将24g纯度为99.8％、粒度为325目的钛粉与 24g纯度为99.7％、粒度为300目的氟化铵混合均匀，得到混合粉末；

[0051] (3)按照含锝溶液与混合粉末的液固比20∶1将混合粉末加入含锝溶液中，于室温加热至沸腾16h，获得固液混合物；

[0052] (4)将固液混合物离心，获得棕灰色Tc掺杂锐钛矿结构的TiO2粉末和无色液体。

[0053] 取上层无色液体，化验上清液中Tc的浓度，未检测出上清液中存在Tc，表明Tc被成功掺杂于锐钛矿结构得粉末中。取干燥后的Tc掺杂TiO2粉末用水浸出，210日后化验浸出液中的Tc浓度为0.0023％，Tc的浸出率随时间变化曲线如图2所示，表明固定效果良好。

[0054] 本实施例制得的Tc掺杂的锐钛矿结构TiO2粉末中Tc的浸出率随时间变化曲线如图2所示。

[0055] 实施例5

[0056] 一种利用锐钛矿结构TiO2处理含锝废液的方法，实施过程依次按以下步骤进行：

[0057] (1)使用去离子水将含锝废液稀释成浓度为2.3μg/mL的含锝溶液；

[0058] (2)按照钛粉与氟化铵的质量比为1.1∶1，将22g纯度为99.9％、粒度为325目的钛粉与 20g纯度为99.7％、粒度为300目的氟化铵混合均匀，得到混合粉末；

[0059] (3)按照含锝溶液与混合粉末的液固比18∶1将混合粉末加入含锝溶液中，于室温加热至沸腾16h，获得固液混合物；

[0060] (4)将固液混合物离心，获得棕灰色Tc掺杂锐钛矿结构的TiO2粉末和无色液体。

[0061] 取上层无色液体，化验上清液中Tc的浓度，未检测出上清液中存在Tc，表明Tc被成功掺杂于锐钛矿结构得粉末中。取干燥后的TiO2粉末用水浸出，210日后化验浸出液中的Tc 浓度为0.0028％，表明固定效果良好。

附图说明

[0022] 图1本发明实施例1获得的Tc掺杂的锐钛矿结构TiO2粉末的X射线衍射图。

[0023] 图2本发明实施例4获得的Tc掺杂的锐钛矿结构TiO2粉末中Tc的浸出率随时间变化曲线。

1一种利用锐钛矿结构TiO2处理含锝废液的方法