CN104477934A - 一种低温合成铯沸石的方法 - Google Patents

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景镇子
李艳
范俊杰
章毅
何晓俊
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Abstract

本发明涉及一种低温合成铯沸石的方法，先将水加入市售的分析纯氢氧化铯中配制成为1～4M摩尔浓度的氢氧化铯溶液中，然后将市售的分析纯非晶SiO2和Al粉溶于氢氧化铯溶液中，充分溶解后得到反应前驱物，SiO2和Al粉加入量是按照Cs：Al：Si＝1～5：1：1～3摩尔比进行计量的；接着，将反应前驱物置于反应釜中，在180℃～220℃和1.00～2.32MPa的饱和蒸汽压下处理6～72h，最后沉淀过滤、洗涤、干燥，即得目标产物铯沸石。本发明具有反应温度低，节约能源又避免了铯元素的挥发与设备的腐蚀，工艺简单，成本低廉，铯沸石纯度高等优点，容易进行规模话工业生产。

Description

一种低温合成铯沸石的方法
技术领域
本发明涉及一种低温合成铯沸石的方法。属于人造岩石合成技术领域。
背景技术
铯沸石(Pollucite)是一种含铯的铝硅酸盐矿物，熔融温度大于1900℃，密度为3.3g/cm3。因具有良好的抗热震性，被用于制备高温静态原件，如航空发动机的燃烧室和喷嘴***材料等。铯沸石理想组成为CsAlSi2O6，是目前已知的铯含量最高的矿物(Cs2O质量分数约为45％)，近年来被广泛认为是固定发射性废物137Cs的理想载体。
传统的合成铯沸石的方法来自于美国专利《GLASS-CERAMICS CONTAININGPOLLUCITE》(专利号3723140)是将氧化物按照一定比例的混合，在空气中加热到1200℃以上的温度下进行烧结。这种方法在合成过程中会造成铯元素的挥发，对设备造成腐蚀，并且合成条件苛刻、工艺困难，不易进行大规模工业生产。对此，日本学者Yamasaki等提出铯沸石的水热热压(Hydrothermal Hot-pressing)合成技术，用铯与铝硅的化合物在300℃下合成铯沸石。然而这种合成方法要求升温的同时对样品加压，设备较为复杂，也不利于大规模工业生产。
发明内容
本发明的目的在于公开一种低温合成铯沸石的方法。该方法避免了传统熔融合成法制备铯沸石时铯的挥发及对设备的腐蚀等不足，并且降低反应温度，节约能源，简化了设备，使大规模的生产成为可能。
为了达到上述目的，本发明采用化学试剂在相对低温(不高于220℃)及相应温度下的饱和蒸汽压下进行反应，得到铯沸石。具体步骤如下：
先将水加入市售的分析纯氢氧化铯中配制成为1～4M摩尔浓度的氢氧化铯溶液中，然后将市售的分析纯非晶SiO2和Al粉溶于氢氧化铯溶液中，充分溶解后得到反应前驱物，SiO2和Al粉加入量是按照Cs：Al：Si＝1～5：1：1～3摩尔比进行计量的；
接着，将反应前驱物置于反应釜中，在180℃～220℃和1.00～2.32MPa的饱和蒸汽压下处理6～72h，最后沉淀过滤、洗涤、干燥，即得目标产物铯沸石。
上述的非晶SiO2为100～200目的无定形硅胶粉末。
上述的铝粉为100～200目。
本发明的优点效果是：
1，由于本发明的目标产物铯沸石的获得方法是氢氧化铯、SiO2和Al粉在180℃～220℃合成得到，与已有的1200℃烧结法和300℃下水热热压法相比，大大降低了反应温度，既节约能源又避免了铯元素的挥发与设备的腐蚀，使大规模的工业生产变得容易。
2，本发明在相对低温下(不高于220℃)合成得到铯沸石，具有工艺简单，成本低廉，铯沸石纯度高等优点。
附图说明
图1为本发明的不同Cs/Al条件下目标产物X射线粉末衍射(XRD)图谱
图2为本发明的不同Al/Si条件下目标产物X射线粉末衍射(XRD)图谱
图3为本发明的不同反应时间目标产物X射线粉末衍射(XRD)图谱
图4为本发明的不同反应温度条件下目标产物X射线粉末衍射(XRD)图谱
图5为本发明的Cs/Al/Si为1：1：2目标产物在200℃下反应12h所的产物的FESEM形貌。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1～5：
该组共5个实施例1～5除了Cs/Al摩尔比各不相同外(请看表1中的实施例1－5的原料配比及产物组成)，其他条件都相同，即该组的Al/Si＝1：2摩尔比，是相同的；并且均在200℃的温度、1.55MPa的饱和蒸汽压下反应12h。
具体操作如下：
先将水加入市售的分析纯氢氧化铯中，搅拌得到浓度为2M的氢氧化铯溶液，然后将市售的分析纯非晶SiO2(硅胶粉末)和Al粉溶于氢氧化铯溶液中，充分溶解后得到反应前驱物，SiO2和Al粉的加入量按照表1中所述。
将上述反应前驱物充分溶解后置于反应釜中，在200℃的温度、1.55MPa的饱和蒸汽压下反应12h，将沉淀真空抽滤、去离子水洗涤、80℃下干燥24h，得到目标产物铯沸石。
请看图1，图中从上往下按照实施例1～5排列，从图中可以看出不同的Cs/Al摩尔比均生成纯的铯沸石(Pollucite)晶相，而当Cs/Al/Si为1：1：2时，对应XRD图谱的峰最高最尖锐，说明该配比下生成的铯沸石结晶性最好。
表1，实施例1～5的原料配比及产物组成：
实施例 Cs/Al/Si 目标产物组成
1 1：1：2 铯沸石
2 2：1：2 铯沸石
3 3：1：2 铯沸石
4 4：1：2 铯沸石
5 5：1：2 铯沸石
实施例6～10：
该组实施例6～10除了Al/Si摩尔比是不同的外(请看表2中的实施例6－10的原料配比及产物组成)，其他条件都相同，即该组的Cs/Al摩尔比为1：1是相同的，并且，均在200℃的温度、1.55MPa的饱和蒸汽压下反应12h得到目标产物铯沸石。具体操作如下：
与实施例1～5相同，配制浓度为2M的氢氧化铯溶液，然后将市售的分析纯非晶SiO2(硅胶粉末)和Al粉溶于氢氧化铯溶液中，充分溶解后得到反应前驱物，SiO2和Al粉的加入量按照表2中所述。
将上述反应前驱物充分溶解后置于反应釜中，在200℃的温度、1.55MPa的饱和蒸汽压下反应12h，将沉淀真空抽滤、去离子水洗涤、80℃下干燥24h，得到目标产物。
请看图2，图中从上往下按照实施例1～5排列，从图中可以看出不同的Al/Si摩尔比生成铯沸石，而当Cs/Al/Si为1：1：1时，生成了铯沸石的同时有铯的D型沸石杂质生成，其他比例下均生成了纯度高、结晶性好的铯沸石。
表2，实施例6～10的原料配比及产物组成
实施例 Cs/Al/Si 目标产物组成
6 1：1：3 铯沸石
7 1：1：2.5 铯沸石
8 1：1：2 铯沸石
9 1：1：1.5 铯沸石
10 1：1：1 铯沸石、D型沸石
实施例11～14：
该组实施例11～14是在相同的原料配比Cs/Al/Si为1：1：2，相同的200℃的反应温度、1.55MPa的饱和蒸汽压下，改变反应时间6h、12h、24h和72h进行(表3，实施例11～14反应时间及产物组成)，具体操作如下：
配制浓度为2M的氢氧化铯溶液，将硅胶粉末与铝粉，溶于配好的氢氧化铯溶液，使原料中Cs/Al/Si为1：1：2，在200℃的温度、1.55MPa的饱和蒸汽压下反应6～72h将沉淀真空抽滤、去离子水洗涤、80℃下干燥24h，得到目标产物。
请看图3，图中从下往上按照实施例11～14排列，从图中可以看出该组实施例11～14反应时间不同，其X射线粉末衍射(XRD)图谱图中可以看出，反应时间为6h时，即可清晰看到铯沸石晶相，说明反应到6h时铯沸石开始生成，并且，随着时间的延长，样品的衍射峰不断增强，说明产物结晶性逐渐提高，到12h时，样品基本结晶完全，随着时间的延长，峰强度基本保持不变，说明样品结晶性基本不变。该组实施例11～14说明在6h～72h的反应时间下均铯沸石晶相，只是在结晶性上有区别。
表3，实施例11～14反应时间及产物组成
实施例 反应时间 目标产物组成
11 6h 铯沸石
12 12h 铯沸石
13 24h 铯沸石
14 72h 铯沸石
实施例15～17：该组实施例15～17是在相同原料配比Cs/Al/Si为1：1：2，不同的反应温度和饱和蒸气压下反应12h进行，见表4，实施例15～17不同温度和饱和蒸气压下反应12h的产物组成。具体操作如下：
配制浓度为2M的氢氧化铯溶液，将硅胶粉末与铝粉溶于配好的氢氧化铯溶液，使原料中Cs/Al/Si为1：1：2，在表4温度和饱和蒸汽压下反应12h，将沉淀真空抽滤、去离子水洗涤、80℃下干燥24h，得到目标产物。
如图4所示：该组实施例15～17表示不同反应温度条件下X射线粉末衍射(XRD)图谱中可以看出在180℃反应温度下，即可观察到铯沸石矿物的结晶峰，说明铯沸石晶体在该温度下即可生成，并且，随着温度的升高，样品衍射峰不断增强，说明铯沸石晶体结晶性逐渐提高，只是结晶性有所不同。
表4，实施例15～17温度和该温度下的饱和蒸气压及产物组成
实施例 温度 压强(相应温度下的饱和蒸气压) 产物组成
15 220℃ 2.32MPa 铯沸石
16 200℃ 1.55MPa 铯沸石
17 180℃ 1.00MPa 铯沸石
在上述实施例1～17中，实施例1、8、12及16是在完全相同条件下进行的，多次列举是为了表述更加清晰，并且与XRD图谱相对应，方便理解。该条件为原料配比Cs/Al/Si为1：1：2样品在200℃1.55MPa的饱和蒸汽压下反应12h，所得样品的FESEM形貌如图5所示。从图中可以观察到铯沸石晶粒的形态为尺寸在100～200nm左右形状不规则的小颗粒。

Claims (3)

1.一种低温合成铯沸石的方法，其特征在于：先将水加入市售的分析纯氢氧化铯中配制成为1～4M摩尔浓度的氢氧化铯溶液中，然后将市售的分析纯非晶SiO2和Al粉溶于氢氧化铯溶液中，充分溶解后得到反应前驱物，SiO2和Al粉加入量是按照Cs：Al：Si＝1～5：1：1～3摩尔比进行计量的；
接着，将反应前驱物置于反应釜中，在180℃～220℃和1.00～2.32MPa的饱和蒸汽压下处理6～72h，最后沉淀过滤、洗涤、干燥，即得目标产物铯沸石。
2.根据权利要求1所述的一种低温合成铯沸石的方法，其特征在于：所述的非晶SiO2为100～200目的无定形硅胶粉末。
3.根据权利要求1所述的一种低温合成铯沸石的方法，其特征在于：所述的铝粉为100～200目铝粉。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105905920A (zh) * 2016-06-16 2016-08-31 同济大学 一种以土壤为原料生成铯沸石的方法
CN106546332A (zh) * 2016-11-17 2017-03-29 山西大学 基于超冷分子光缔合光谱的光频移测量装置及方法
CN107311193A (zh) * 2017-08-16 2017-11-03 西南科技大学 一种铯沸石空心微球的制备方法
CN107352550A (zh) * 2017-08-16 2017-11-17 西南科技大学 一种千克产量级铯榴石亚微米球的制备方法
CN109704351A (zh) * 2019-03-05 2019-05-03 西南科技大学 一种铯榴石的低温免煅烧制备方法
CN113053554A (zh) * 2021-04-21 2021-06-29 西南交通大学 一种通过水热-烧结联用固化放射性元素的方法
CN114550965A (zh) * 2021-12-27 2022-05-27 中国原子能科学研究院 放射性铯废物的偏铝酸钠-硅胶体系陶瓷固化的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3833385A (en) * 1971-12-28 1974-09-03 Corning Glass Works Preform core bodies
US3959172A (en) * 1973-09-26 1976-05-25 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Process for encapsulating radionuclides
JPS60187899A (ja) * 1984-03-08 1985-09-25 千代田化工建設株式会社 放射性セシウム廃液の処理方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3833385A (en) * 1971-12-28 1974-09-03 Corning Glass Works Preform core bodies
US3959172A (en) * 1973-09-26 1976-05-25 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Process for encapsulating radionuclides
JPS60187899A (ja) * 1984-03-08 1985-09-25 千代田化工建設株式会社 放射性セシウム廃液の処理方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IAN MACLAREN ET AL.: "Hydrothermal Synthesis of Pollucite (CsAlSi2O6) Powders", 《J. AM. CERAM. SOC.》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105905920A (zh) * 2016-06-16 2016-08-31 同济大学 一种以土壤为原料生成铯沸石的方法
CN105905920B (zh) * 2016-06-16 2018-02-09 同济大学 一种以土壤为原料生成铯沸石的方法
CN106546332A (zh) * 2016-11-17 2017-03-29 山西大学 基于超冷分子光缔合光谱的光频移测量装置及方法
CN107311193A (zh) * 2017-08-16 2017-11-03 西南科技大学 一种铯沸石空心微球的制备方法
CN107352550A (zh) * 2017-08-16 2017-11-17 西南科技大学 一种千克产量级铯榴石亚微米球的制备方法
CN107311193B (zh) * 2017-08-16 2019-11-12 西南科技大学 一种铯沸石空心微球的制备方法
CN109704351A (zh) * 2019-03-05 2019-05-03 西南科技大学 一种铯榴石的低温免煅烧制备方法
CN113053554A (zh) * 2021-04-21 2021-06-29 西南交通大学 一种通过水热-烧结联用固化放射性元素的方法
CN114550965A (zh) * 2021-12-27 2022-05-27 中国原子能科学研究院 放射性铯废物的偏铝酸钠-硅胶体系陶瓷固化的方法
CN114550965B (zh) * 2021-12-27 2024-02-20 中国原子能科学研究院 放射性铯废物的偏铝酸钠-硅胶体系陶瓷固化的方法

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