1.一种用于放射性核素富集的生物质衍生碳包裹纳米零价铁材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、将魔芋葡甘聚糖加入水中,搅拌,得到悬浮液,冷冻干燥,得到魔芋葡甘聚糖衍生碳前驱体;
步骤二、将魔芋葡甘聚糖衍生碳前驱体在Ar/H2气氛中高温碳化,然后冷却至室温,得到魔芋葡甘聚糖衍生碳KGMC;
步骤三、将Fe(NO3)3·9H2O加入水中,搅拌,得到铁盐溶液;将魔芋葡甘聚糖衍生碳加入铁盐溶液中,搅拌,得到nZVI@KGMC悬浮液;将nZVI@KGMC悬浮液定向冷冻,真空干燥,得到3D nZVI@KGMC前驱体;
步骤四、将3D nZVI@KGMC前驱体在Ar/H2气氛中高温进行原位还原,冷却后,得到nZVI@KGMC,即用于放射性核素处理的生物质衍生碳包裹纳米零价铁材料。
2.如权利要求1所述的用于放射性核素富集的生物质衍生碳包裹纳米零价铁材料的制备方法,其特征在于,所述步骤一中,魔芋葡甘聚糖与水的质量比为1:80~120;搅拌的时间为10~15小时。
3.如权利要求1所述的用于放射性核素富集的生物质衍生碳包裹纳米零价铁材料的制备方法,其特征在于,所述步骤二中,高温碳化的升温速度为8~12℃/min,高温碳化的温度为900~1100℃,高温碳化的时间为1~3小时;Ar/H2气氛中Ar与H2的体积比为95:5。
4.如权利要求1所述的用于放射性核素富集的生物质衍生碳包裹纳米零价铁材料的制备方法,其特征在于,所述步骤二中,将得到的魔芋葡甘聚糖衍生碳KGMC和无水乙醇加入高温高压反应釜中,密封,将密封好的高温高压反应釜加热,以达到乙醇的超临界温度和压力,保温保压5~10min,冷却泄压,取出固体产物,真空干燥。
5.如权利要求4所述的用于放射性核素富集的生物质衍生碳包裹纳米零价铁材料的制备方法,其特征在于,所述达到乙醇的超临界温度和压力分别为225~235℃、10~15MPa;所述魔芋葡甘聚糖衍生碳KGMC和无水乙醇的质量比为1:8~10。
6.如权利要求1所述的用于放射性核素富集的生物质衍生碳包裹纳米零价铁材料的制备方法,其特征在于,所述步骤三中,Fe(NO3)3·9H2O与水的质量比为0.8~1.2:100;所述Fe(NO3)3·9H2O与魔芋葡甘聚糖衍生碳的质量比为0.8~1.2:1;搅拌的时间为10~15小时。
7.如权利要求1所述的用于放射性核素富集的生物质衍生碳包裹纳米零价铁材料的制备方法,其特征在于,所述步骤三中,将nZVI@KGMC悬浮液定向冷冻的过程为:将nZVI@KGMC悬浮液加入模具中,模具的底部固定在钢板上,将钢板放置于液氮中进行冷冻,进而实现nZVI@KGMC悬浮液的定向冷冻;所述真空干燥的时间为6~8天。
8.如权利要求1所述的用于放射性核素富集的生物质衍生碳包裹纳米零价铁材料的制备方法,其特征在于,将得到的nZVI@KGMC悬浮液进行密封加压超声处理;加压超声处理采用为梯度超声处理,其过程为:每超声反应10~15min后停止超声5min,依次循环,梯度超声处理总时间为3~4h,频率为5~8MHz,压力为10~20MPa,温度为45~55℃。
9.如权利要求1所述的用于放射性核素富集的生物质衍生碳包裹纳米零价铁材料的制备方法,其特征在于,所述步骤四中,高温进行原位还原的升温速度为8~12℃/min,高温进行原位还原的温度为900~1100℃,高温进行原位还原的时间为1~3小时;Ar/H2气氛中Ar与H2的体积比为95:5。
10.一种如权利要求1~9任一项所述的制备方法制备的生物质衍生碳包裹纳米零价铁材料在放射性核素富集中的应用,其特征在于,将生物质衍生碳包裹纳米零价铁材料加入含放射性核素的废水中,搅拌,实现生物质衍生碳包裹纳米零价铁材料对放射性核素的富集。