當(dāng)前用于吸附水中放射性核素的磁鐵礦基吸附劑種類較多,其中通過合成磁改性沸石對放射性鍶、銫的吸附研究也受到眾多學(xué)者的親睞。用于磁改性沸石的金屬主要包括Fe、Ni、Co及其氧化物,合成方法主要為共沉淀法、溶劑熱法、水熱合成法和沉淀法等;在吸附完成后,對固-液混合體系施加磁場,使磁改性沸石簡單、高效并且快速地從水相中進(jìn)行分離。

采用高嶺石型黃鐵礦燒渣(KTPC)水熱合成磁性4A型沸石吸附劑,磁性顆粒被包覆在沸石表面,進(jìn)一步形成磁性聚合體,熱穩(wěn)定性可達(dá)900℃。5gKTPC、4.5gNaOH、35mLH2O、75℃結(jié)晶溫度和9h結(jié)晶時間是磁性4A型沸石的最佳合成條件。此時聚合體的比表面積為24.49m2/g,對Cs+的飽和陽離子交換容量為106.63mg/g。

結(jié)合了天然斜發(fā)沸石的吸附特性和CoFe2O4粉末的磁性,采用沉淀法合成了磁斜發(fā)沸石/CoFe2O4復(fù)合材料。Langmuir模型數(shù)據(jù)擬合表明其對Sr2+的單層吸附容量為20.58mg/g,振動樣品磁強計測得飽和磁化強度為11.31emu/g。

在制備了磁鐵礦-沸石復(fù)合材料的基礎(chǔ)上用聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)進(jìn)行改性得到PMZ作為Cs+吸附劑(合成方法如圖7所示)。PMZ對Cs+的最大吸附容量為86.38mg/g,高梯度磁選在50℃時對懸濁液中Cs+的去除率最高,為96%。低于32℃時,由于PMZ表面為親水性且PNIPAM鏈導(dǎo)致了絮凝,使PMZ很容易吸附Cs+;高于32℃時,PMZ表面變得疏水,并且疏水相互作用使PMZ顆粒易聚集形成很大的絮狀體,如圖8所示。

磁改性技術(shù)在納米沸石上得到更為廣泛的應(yīng)用。采用納米A型沸石和氧化鐵通過化學(xué)共沉淀法制備了一種磁性納米沸石復(fù)合材料(MZNC),其對Cs+和Sr2+吸附迅速,在30min內(nèi)達(dá)到了最大吸附容量的90%,而磁性微米沸石復(fù)合材料(MZC)僅獲得最大吸附容量的80%。對Cs+和Sr2+的最大吸附容量分別為224.73mg/g和88.67mg/g,與MZC相比分別增加了21.9%和18.4%。MZNC的飽和磁化強度為19.50emu/g,有助于飽和吸附劑的磁分離。

研究得到磁性納米Y型沸石(MNZ)吸附Cs+和Sr2+的最佳pH分別為6和8,平衡時間為2h。實驗數(shù)據(jù)符合Redlich-Peterson等溫模型,對Cs+和Sr2+的吸附容量分別為298.50mg/g和228.63mg/g。