磷酸锆离子交换剂是目前最有望用于从强放废液中分离提取 137Cs、90Sr 的无机材料之一。前期研究中发现在强酸性体系中磷酸锆离子交换剂对137Cs 的交换容量较高，而对 90Sr 的交换容量偏低，这将大大限制了该类离子交换剂在放射性废液处理中的进一步应用。考虑到磷酸锆材料主要以离子交换的方式吸附分离 Sr2+，因此本项目中主要对磷酸锆传统的制备方法进行优化，在确保磷酸锆离子交换孔道畅通的前提下，增加交换孔道的数量（即增加材料的比表面积），以提高该材料对 90Sr 的吸附容量。

制备方法简单、形貌可控

传统制备磷酸锆的方法为氟回流法及水热法。

本项目中采用一种简单、可控的低温固相法，目前已实现材料的可控、批量制备，可为后期工程化柱分离实验提供充足柱填料。

材料具有良好稳定性

无机吸附材料在强放射性废液中的稳定性与材料吸附性能密切相关，因而需要对磷酸锆材料的耐酸 性及耐辐照性能进行考察。图 2 为将花状磷酸锆材料在不同酸度溶液中浸泡 3 天后形貌，由图 2 可知：

1举例一

磷酸锆的形貌未发生明显的变化，可在较宽的范围(pH=2~9)保持稳定，而且其物相与结构也未发生明显 的变化，说明磷酸锆离子交换剂的层状结构及交换孔道在实验值范围内未受体系酸度变化的影响，离子交换属性保持不变。

2举例二

另外，将获得花状磷酸锆离子交换剂采用电子加速器进行辐照，辐照总剂量为500 kGy，对辐照后样品的形貌进行分析，由图 3 可知辐照后花状磷酸锆离子交换剂的形貌未发生明显的变化。结合以上的实验结果充分说明，新型花状磷酸锆离子交换剂具有良好的耐酸、耐辐照性能，有望应用于高放废液处理中。

（a)辐照前 （b)辐照后

优良的离子交换属性

图4吸附实验结果显示，新型磷酸锆离子交换剂对 Sr、Cs 具有良好的吸附容量，特别是在高酸度 下，其对 Sr、Cs 仍保持一定的吸附容量。该材料对 Sr、Cs 的最大吸附容量目前可达到 293.43 mg·L—1， 355.29 mg·L—1，远高于同类其他离子交换材料(表 1)，特别与传统的片状磷酸锆相比，锶的吸附容量提 高了约 20 倍。另外，在图5 所示的模拟废液去除率结果中，新型磷酸锆离子交换剂对 Sr、Cs 呈现良好 的选择性。

科学意义

无机离子交换法是目前强放废液降级的有效手段，也是从强放废液中获取有价值裂片核素的主要方 法之一。本项目对传统磷酸锆离子交换剂的制备技术进行优化，可控地获得一种新型磷酸锆离子交换剂， 显著改善了其对 90Sr 吸附容量(提高约 20 倍)，解决了磷酸锆离子交换剂对 90Sr 交换容量偏低 的技术难点，极大地拓宽了磷酸锆离子交换剂在高放废液处理及关键裂片核素提取领域的应用前景。该 研究成果可为处理含有 90Sr 、137Cs 的放射性废液提供技术支持，对有效减少废物的处置量具有重要意 义。

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