當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,進一步形成磁性聚合體,熱穩(wěn)定性可達900℃。5gKTPC、4.5gNaOH、35mLH2O、75℃結晶溫度和9h結晶時間是磁性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復合材料。Langmuir模型數(shù)據擬合表明其對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-沸石復合材料的基礎上用聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)進行改性得到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。
磁改性技術在納米沸石上得到更為廣泛的應用。采用納米A型沸石和氧化鐵通過化學共沉淀法制備了一種磁性納米沸石復合材料(MZNC),其對Cs+和Sr2+吸附迅速,在30min內達到了最大吸附容量的90%,而磁性微米沸石復合材料(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。