放射性废水中因含有高浓度和强毒性的放射性核素离子,因而其排放后对生态系统和人体健康的潜在危害较大。高效去除放射性污染物的技术手段是领域亟需解决的关键问题。高精尖中心环境技术部刘文研究员课题组多年来一直从事可用于环境修复的钛酸盐材料。本研究通过水热-冷淬灭法首次一步合成了新型钛酸盐纳米环材料(化学式:Na0.66H1.34Ti3O7•0.27H2O),该材料的层间钠含量高达2.38 mmol/g,可实现对Eu(III)和U(VI)的高效吸附,且环形结构使其相比于钛酸纳米管具有更好的化学稳定性,实际应用前景广阔。在pH5时,对于初始浓度为50 mg/L的放射性核素废水,所开发的钛酸盐纳米环在5分钟即可吸附去除86.5%的Eu(III)和92.6%的U(VI);两种金属的Langmuir单层饱和最大吸附量分别高达115.3 mg/g和282.5 mg/g。快的动力学和高的吸附量得益于钛酸盐纳米环特殊的晶格结构,其三联的[TiO6]八面体首尾错位相接组成了基本骨架,而层间填充的大量的钠离子是其主要的吸附位点,层间离子交换是主要吸附机理。放射性核素的吸附量与其不同水化学条件下的金属形态密切相关,而多种铀酰离子及铀络合物的存在致使铀的吸附过程和机理较为复杂,pH、共存离子和共存天然有机质都对吸附有较大影响。钛酸盐纳米环在吸附两种放射性核素后可通过酸解吸-碱再生法或EDTA再生法实现材料的有效回用。