多孔性硅基磷鉬酸銨吸附劑對(duì)銫的固化性能

張曉霞，吳 昊，韋悅周

1.國防科工局核技術(shù)支持中心，北京 100080；2.Tokyo Institute of Technology, Japan Tokyo 152-8550；3.廣西大學(xué) 資源環(huán)境與材料學(xué)院，廣西 南寧 530005;4.上海交通大學(xué) 核科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200240

目前，世界各國在乏燃料后處理過程中大多采用改進(jìn)的PUREX流程。在適當(dāng)?shù)墓に嚄l件下，1AF料液與有機(jī)溶劑1AX逆流接觸，大約0.1%未被萃取的鈾和钚、分配系數(shù)很小的大部分裂變產(chǎn)物進(jìn)入萃余相1AW。高放廢液是放射性活度濃度大于4×1010Bq/L的放射性廢液，主要來源于1AW萃余相[1-3]。137Cs作為高放廢液組分中重要的核裂變產(chǎn)物之一，具有放射性強(qiáng)度高、釋熱量大和較長半衰期(T1/2≈30 a)的特征[4]。通常，137Cs以離子形式存在，具有很強(qiáng)的遷移能力，容易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，且可以在生物體中積累，對(duì)人體危害性極大。因此，含Cs放射性廢液是高放廢液處理處置中重要的一部分[5]。

國內(nèi)外學(xué)者較多研究采用分離-固化的方式處理高放廢液中137Cs。在以前的研究中，一種新型的多孔性硅基磷鉬酸銨吸附劑表現(xiàn)出對(duì)高放廢液中Cs(Ⅰ)的高效選擇性，且因具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性而受到關(guān)注[6]。采用AMP/SiO2分離高放廢液中的Cs(Ⅰ)將產(chǎn)生二次固體廢物(使用過的吸附劑，簡(jiǎn)寫為AMP-Cs/SiO2)，對(duì)二次固體廢物的處理和處置是放射性廢物治理中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。需要將二次廢物轉(zhuǎn)入到處置庫中，與生物圈相隔離，直到二次廢物的放射性水平衰減到無害的水平[7]。為了防止易遷移Cs(Ⅰ)隨著地下水的侵蝕進(jìn)入生物圈，有必要將Cs(Ⅰ)穩(wěn)定地固定在固化基材中，然后對(duì)固化體進(jìn)行包裝，再放入地質(zhì)處置庫中，設(shè)置多重屏障系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)核素的安全隔離。當(dāng)下研究或應(yīng)用于高放廢物的固化體基材主要是玻璃、天然礦物和人造巖石等。玻璃固化已較為成熟，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)[1]。隨著研究的不斷深入，陶瓷固化這一固化處理方法也逐漸發(fā)展成型，并取得了重要進(jìn)展。陶瓷固化方法具有固化體致密度高、核素浸出率低、抗輻照性能和熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了固化體的長期安全性。

本工作針對(duì)二次固體廢物AMP-Cs/SiO2的固化處理，添加水鋁英石作為固定基材，采用冷壓成型/高溫?zé)Y(jié)工藝制備陶瓷固化體，并研究固化體的抗壓強(qiáng)度、對(duì)核素137Cs的固定能力以及浸出率。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

所用試劑磷鉬酸銨、乙醇、氯化銨、硝酸銫、硝酸均為市售分析純?cè)噭瑖幖瘓F(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)。水鋁英石(allophane)購自日本Hattori Company, Ltd. Japan，化學(xué)式為(1～2)SiO2·Al2O3·(5～6)H2O。

NOVA NanoSEM 230低真空超高分辨場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)，美國FEI公司；D8 ADVANCE粉末X射線衍射儀(XRD)，BRUKER-AXS公司；SP3880原子吸收分光光度計(jì)(AAS)，上海光譜儀器制造；LE4/11馬弗爐，德國Nabertherm；波長色散型X射線熒光光譜儀(XRF-18)，日本島津公司；WDW21000型電腦伺服萬能試驗(yàn)機(jī)，濟(jì)南唯品試驗(yàn)機(jī)有限公司。

1.2 AMP/SiO2吸附劑的制備

結(jié)合旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)減壓法與孔內(nèi)結(jié)晶法，將磷鉬酸銨擔(dān)載到二氧化硅載體內(nèi)，具體的合成過程如下：取定量的二氧化硅基材放置在圓底燒瓶中，向燒瓶中加入磷鉬酸和乙醇的混合溶液。將圓底燒瓶放置在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，通過負(fù)壓及水浴的作用，乙醇溶液不斷的蒸發(fā)，磷鉬酸在負(fù)壓作用下被灌入到二氧化硅孔道里。待旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中磷鉬酸均勻分散在二氧化硅的孔道里，將圓底燒瓶內(nèi)的固體物質(zhì)取出，放置在真空烘箱里干燥24 h。將干燥后的物質(zhì)放置于抽氣燒瓶中，向其中加入50 mL 2 mol/L的氯化銨溶液，同時(shí)進(jìn)行減壓操作，氯化銨在負(fù)壓作用下隨著溶液進(jìn)入到二氧化硅的孔道內(nèi)與磷鉬酸發(fā)生結(jié)晶反應(yīng)生成磷鉬酸銨納米顆粒。用去離子水多次清洗在載體材料上沒有反應(yīng)完全的氯化銨。最后，真空干燥24 h即得到實(shí)驗(yàn)所用的硅基磷鉬酸銨(AMP/SiO2)吸附劑。采用AMP/SiO2分離模擬高放廢液中的Cs(Ⅰ)得到二次固體廢物AMP-Cs/SiO2[6]。

1.3 AMP-Cs/SiO2的燒結(jié)實(shí)驗(yàn)及表征

為了固定Cs，將AMP-Cs/SiO2在不同溫度下(400～1 200 ℃)進(jìn)行燒結(jié)，并對(duì)燒結(jié)后的產(chǎn)物進(jìn)行SEM表征，得到燒結(jié)產(chǎn)物的表面特性和尺寸大??；對(duì)燒結(jié)產(chǎn)物進(jìn)行XRD表征，得到燒結(jié)樣品的結(jié)構(gòu)特征；對(duì)燒結(jié)產(chǎn)物進(jìn)行XRF表征，得到溫度變化下燒結(jié)產(chǎn)物對(duì)Cs的固定效果。

1.4 AMP-Cs/SiO2-allophane的燒結(jié)實(shí)驗(yàn)及表征

將一定量的AMP-Cs/SiO2與水鋁英石進(jìn)行混合并均勻研磨，放置混合物(AMP-Cs/SiO2-allophane，AMP-Cs/SiO2與水鋁英石的質(zhì)量比為1∶1，主要成分如表1所示)于柱狀磨具中冷壓成型(成型壓力設(shè)置為40 MPa)。將成型后的樣品在不同溫度下(400～1 200 ℃)燒結(jié)1 h，即獲得在不同溫度下燒結(jié)的固化體。對(duì)固化體進(jìn)行SEM表征，以判斷固化體的表面形態(tài)的變化；對(duì)固化體進(jìn)行XRD測(cè)試，得到固化體結(jié)構(gòu)特征；對(duì)固化體進(jìn)行XRF表征，得到固化體對(duì)Cs的固定效果；對(duì)固化體的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試。

表1 水鋁英石和AMP-Cs/SiO2-allophane的主要成分Table 1 Main components of allophane and AMP-Cs/SiO2-allophane

1.5 固化體的浸出實(shí)驗(yàn)

為了更全面地獲得固化體的特性，有必要研究固化體的抗浸出性能。將固化體放置在40 mL的有蓋玻璃瓶中，向其中加入不同的浸出液(去離子水、0.1 mol/L NaCl、0.1 mol/L HNO3、0.1 mol/L NaOH)30 mL，在25 ℃和90 ℃的浸出液中浸泡28 d。浸泡28 d后，采用砂芯漏斗對(duì)浸出液進(jìn)行過濾，通過原子吸收光譜對(duì)浸出液中Cs(Ⅰ)的濃度進(jìn)行測(cè)試，Cs(Ⅰ)的浸出率(NL)定義如下[8]：

(1)

式中：Ct代表Cs(Ⅰ)在浸出液中的質(zhì)量濃度，g/cm3；m(Cs)是Cs在固化體中的質(zhì)量，g；V是浸出液的體積，cm3；m0是固化體的質(zhì)量，g；S是固化體的表面積，cm2；t是進(jìn)行浸出實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，d。

2 結(jié)果與討論

2.1 燒結(jié)AMP-Cs/SiO2的表征

2.1.1燒結(jié)AMP-Cs/SiO2的SEM表征 AMP-Cs/SiO2在不同溫度下(800、1 000、1 200 ℃)燒結(jié)1 h后的SEM表征結(jié)果示于圖1。如圖1所示，未燒結(jié)的AMP-Cs/SiO2呈完整的圓球狀，表面為均勻的多孔結(jié)構(gòu)，粒徑大小約為50 μm。與未燒結(jié)樣品相比，AMP-Cs/SiO2在800 ℃燒結(jié)后，樣品仍保持完整的圓球狀，粒徑大小變化不明顯，仍為50 μm，但是樣品表面發(fā)生熔融現(xiàn)象致使表面的孔隙率降低得到更致密的結(jié)構(gòu)。當(dāng)溫度高于1 000 ℃，樣品發(fā)生聚團(tuán)，由典型的圓球狀變?yōu)闊o規(guī)則的形狀，且表面的熔融現(xiàn)象加劇，表面的多孔性因熔融現(xiàn)象的發(fā)生而減少，樣品的粒徑由50 μm降低到10 μm。由以上結(jié)果可知，AMP-Cs/SiO2在高于1 000 ℃進(jìn)行燒結(jié)后實(shí)現(xiàn)了體積減容。

圖1 原樣和燒結(jié)的AMP-Cs/SiO2的SEM圖Fig.1 SEM images of fresh and sintered AMP-Cs/SiO2

2.1.2燒結(jié)AMP-Cs/SiO2的XRD表征 AMP-Cs/SiO2在不同溫度下(400～1 200 ℃)燒結(jié)1 h后的XRD表征結(jié)果示于圖2。如圖2所示，在400 ℃燒結(jié)，所有的衍射峰均屬于Cs3PMo12O40，說明AMP-Cs/SiO2的結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化。當(dāng)燒結(jié)溫度由500 ℃增加到900 ℃，除了檢測(cè)到Cs3PMo12O40的衍射峰，還檢測(cè)到MoO3(2θ=12.65°、23.27°、27.22°、38.76°)的衍射峰，說明Cs3PMo12O40發(fā)生了部分分解產(chǎn)生MoO3。除MoO3外，Cs3PMo12O40高溫分解產(chǎn)生的產(chǎn)物還有P2O5和Cs2O，但由于P2O5和Cs2O的含量太少不能達(dá)到XRD的檢測(cè)限未能檢測(cè)出來[9]。當(dāng)燒結(jié)溫度由1 000 ℃增加到1 100 ℃，Cs3PMo12O40的衍射峰完全消失，所有的衍射峰歸于SiO2(2θ=21.91°、28.37°、31.34°、36.11°)和Mo9O26(除SiO2的衍射峰外所有衍射峰屬于Mo9O26)的衍射峰。Cs3PMo12O40的結(jié)構(gòu)完全發(fā)生破壞，分解產(chǎn)生Mo9O26，且樣品中無定型的SiO2轉(zhuǎn)化為晶態(tài)SiO2。當(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)到1 200 ℃，所有的衍射峰都屬于晶態(tài)SiO2，沒有檢測(cè)到Cs3PMo12O40及其分解產(chǎn)物的衍射峰，說明Cs3PMo12O40的高溫分解產(chǎn)物鉬氧化物發(fā)生升華。由以上結(jié)果可知，隨著燒結(jié)溫度的增加，AMP-Cs/SiO2的結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，Cs以Cs2O的形式發(fā)生揮發(fā)，AMP-Cs/SiO2燒結(jié)后不能形成穩(wěn)定固化Cs的晶態(tài)物質(zhì)，對(duì)Cs具有較差的固定效果。

圖2 AMP-Cs/SiO2燒結(jié)1 h后的XRD圖Fig.2 XRD patterns of AMP-Cs/SiO2 sintered for 1 h

2.1.3燒結(jié)AMP-Cs/SiO2的XRF表征 對(duì)燒結(jié)前后的AMP-Cs/SiO2進(jìn)行波長色散型X射線熒光光譜儀分析，得到AMP-Cs/SiO2在不同溫度下對(duì)Cs的固定率，結(jié)果列于表2。由表2可知，當(dāng)燒結(jié)溫度為400 ℃時(shí)，AMP-Cs/SiO2對(duì)Cs的固定率為100%，隨著燒結(jié)溫度由500 ℃增加到1 200 ℃，燒結(jié)產(chǎn)物對(duì)Cs的固定率由93%下降到40%。隨著燒結(jié)溫度的增加，AMP-Cs/SiO2結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的程度越高，其對(duì)Cs的固定率就越低。在1 200 ℃，樣品對(duì)Cs的固定率保持在40%，可能是由于樣品表面的孔隙率隨著燒結(jié)溫度的增加而降低，阻止了部分Cs的揮發(fā)。同樣，樣品中Mo和P的固定率隨著燒結(jié)溫度的增加而逐漸降低。在1 200 ℃，檢測(cè)到的Mo和P的固定率少于0.1%。根據(jù)文獻(xiàn)[10]可知，幾乎所有的Mo和P以鉬化合物和磷化合物(主要是MoO3和P2O5)的形式發(fā)生了升華，這與XRD結(jié)果一致。結(jié)合SEM、XRD和XRF表征可知，AMP-Cs/SiO2在高于1 000 ℃下燒結(jié)，二次固體廢物發(fā)生了體積減容，但是，高溫?zé)Y(jié)后的樣品結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，不能形成穩(wěn)定固化Cs的晶態(tài)物質(zhì)，對(duì)Cs的固定效果低。

表2 AMP-Cs/SiO2燒結(jié)前后對(duì)Cs的固定率Table 2 Immobilization percentage of Cs on fresh and sintered AMP-Cs/SiO2

2.2 添加水鋁英石對(duì)Cs的固定效果

2.2.1燒結(jié)AMP-Cs/SiO2-allophane的EDS表征 AMP-Cs/SiO2-allophane在1 200 ℃燒結(jié)后的EDS能譜分析結(jié)果示于圖3。如圖3所示，檢測(cè)到Si、O、Al、Cs、P等元素，且這些元素在燒結(jié)固化體表面分布均勻，Cs在整個(gè)固化體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.4%，說明在燒結(jié)的過程中可能形成了含Cs的結(jié)晶物質(zhì)抑制了Cs的揮發(fā)。未檢測(cè)到Mo元素，說明在燒結(jié)過程中AMP-Cs/SiO2發(fā)生了分解反應(yīng)，大量的Mo發(fā)生了揮發(fā)。

圖3 AMP-Cs/SiO2-allophane在1 200 ℃燒結(jié)后的EDS圖Fig.3 EDS of AMP-Cs/SiO2-allophane sintered at 1 200 ℃

2.2.2燒結(jié)AMP-Cs/SiO2-allophane的XRD表征 AMP-Cs/SiO2-allophane壓制成型后在不同溫度(400～1 200 ℃)燒結(jié)1 h后的XRD測(cè)試制樣結(jié)果示于圖4。通過XRD測(cè)試，分析總結(jié)樣品結(jié)晶相列于表3。當(dāng)燒結(jié)溫度為400 ℃時(shí)，由于水鋁英石屬于無定型的非晶體物質(zhì)，檢測(cè)到Cs3PMo12O40，說明燒結(jié)樣品中AMP-Cs/SiO2仍保持Cs3PMo12O40的晶體結(jié)構(gòu)。隨著燒結(jié)溫度從500 ℃增加到600 ℃，除檢測(cè)到 Cs3PMo12O40外，還檢測(cè)到MoO3，說明燒結(jié)樣品中AMP-Cs/SiO2發(fā)生部分分解。當(dāng)燒結(jié)溫度為700 ℃，沒有檢測(cè)到Cs3PMo12O40，檢測(cè)到Al2(MoO4)3，說明Cs3PMo12O40完全發(fā)生了分解，Cs3PMo12O40分解的產(chǎn)物為P2O5、Cs2O和MoO3(式(2))。Cs3PMo12O40分解產(chǎn)生的MoO3與水鋁英石的主要成分Al2O3反應(yīng)生成了Al2(MoO4)3(式(3))。不添加水鋁英石，AMP-Cs/SiO2在燒結(jié)溫度達(dá)到1 000 ℃時(shí)其晶體結(jié)構(gòu)才完全發(fā)生破壞。添加水鋁英石后，AMP-Cs/SiO2-allophane中的AMP-Cs/SiO2結(jié)構(gòu)發(fā)生完全破壞的溫度降低了。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是：當(dāng)添加水鋁英石后，在700～800 ℃，水鋁英石中的主要成分Al2O3與Cs3PMo12O40的分解產(chǎn)物MoO3發(fā)生反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)平衡原理，消耗了式(2)產(chǎn)生的MoO3，加速式(2)向生成MoO3的方向進(jìn)行，促進(jìn)了Cs3PMo12O40的分解，使得Cs3PMo12O40發(fā)生完全分解的溫度降低。當(dāng)燒結(jié)溫度為900 ℃，檢測(cè)到SiO2、Al6Si2O13和Cs4Al4Si20O48的

衍射峰，沒有檢測(cè)到Al2(MoO4)3的衍射峰，說明SiO2由非晶型轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)，AMP-Cs/SiO2-allophane的有效成分Al2O3與SiO2反應(yīng)生成了Al6Si2O13。同時(shí)，AMP-Cs/SiO2-allophane的主要成分Al2O3與SiO2和Cs3PMo12O40分解產(chǎn)生的Cs2O反應(yīng)生成了Cs4Al4Si20O48(式(4))。隨著燒結(jié)溫度的繼續(xù)增加，生成的SiO2、Al6Si2O13和Cs4Al4Si20O48周圍的雜峰變少，說明Cs4Al4Si20O48的結(jié)晶性能增強(qiáng)。AMP-Cs/SiO2-allophane壓制成型后，隨著燒結(jié)溫度的增加，產(chǎn)生穩(wěn)定的固化Cs的結(jié)晶物質(zhì)Cs4Al4Si20O48，這與EDS中分析得到的結(jié)果一致。

(2)

(3)

(4)

圖4 AMP-Cs/SiO2-allophane原樣與燒結(jié)樣品XRD制樣Fig.4 XRD samples of fresh and sintered AMP-Cs/SiO2-allophane

表3 AMP-Cs/SiO2-allophane燒結(jié)后的結(jié)晶相Table 3 Crystal phases of sintered AMP-Cs/SiO2-allophane

備注：+表示該溫度下可檢測(cè)到該XRD結(jié)晶相

2.2.3燒結(jié)AMP-Cs/SiO2-allophane的XRF表征 AMP-Cs/SiO2-allophane在不同溫度下燒結(jié)后對(duì)Cs的固定率列于表4。如表4所示，當(dāng)燒結(jié)溫度從400 ℃增加到900 ℃，AMP-Cs/SiO2-allophane對(duì)Cs的固定率保持100%；燒結(jié)溫度從1 000 ℃增加到1 200 ℃， AMP-Cs/SiO2-allophane對(duì)Cs的固定率為96%。在高溫?zé)Y(jié)過程中，AMP-Cs/SiO2的分解以及Cs4Al4Si20O48的形成均需要一定的時(shí)間，導(dǎo)致水鋁英石還未對(duì)Cs2O進(jìn)行捕捉時(shí)，少量的Cs2O就已經(jīng)發(fā)生了揮發(fā)，導(dǎo)致部分Cs2O未能被水鋁英石進(jìn)行有效固定。添加水鋁英石作為固定基材，燒結(jié)溫度高于1 000 ℃，AMP-Cs/SiO2對(duì)Cs仍具有良好的固定效果。

表4 AMP-Cs/SiO2-allophane燒結(jié)前后對(duì)Cs的固定率Table 4 Immobilization percentage of Cs on fresh and sintered AMP-Cs/SiO2-allophane

2.2.4固化體的抗壓強(qiáng)度 固化體的抗壓性能是保證固化體包裝、運(yùn)輸和地質(zhì)儲(chǔ)存的重要參數(shù)之一。AMP-Cs/SiO2-allophane在不同溫度下燒結(jié)1 h后固化體的抗壓強(qiáng)度列于表5。如表5所示，隨著燒結(jié)溫度的增加，固化體的抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)?？赡苁怯捎陔S著燒結(jié)溫度的增加，AMP的結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，Mo氧化物和P氧化物發(fā)生揮發(fā)，形成穩(wěn)定的結(jié)晶物質(zhì)Cs4Al4Si20O48，且SiO2由無定型態(tài)轉(zhuǎn)化為定型態(tài)加強(qiáng)了固化體的抗壓強(qiáng)度。當(dāng)燒結(jié)溫度≥1 000 ℃時(shí)，固化體的抗壓強(qiáng)度≥12.92 MPa，大于GB 14569.1-2011水泥固化體抗壓性能要求的不小于7 MPa[11-12]。

表5 AMP-Cs/SiO2-allophane燒結(jié)后的抗壓強(qiáng)度Table 5 Compressive strength of sintered AMP-Cs/SiO2-allophane

2.3 固化體中Cs(Ⅰ)的浸出性能

固化體中核素的抗浸出性能是研究固化體地質(zhì)儲(chǔ)存耐久性的重要參數(shù)之一。將壓制成型的AMP-Cs/SiO2-allophane(1∶1)在1 200 ℃燒結(jié)1 h后的固化體分別放置在25 ℃和90 ℃的浸出液(去離子水(DW)、0.1 mol/L NaCl、0.1 mol/L HNO3、0.1 mol/L NaOH)中浸泡28 d后，得到Cs的浸出率，列于表6。在25 ℃浸出液中，固化體中Cs的浸出率的大小順序?yàn)?.1 mol/L NaOH>0.1 mol/L HNO3≥0.1 mol/L NaCl≈DW；在90 ℃浸出液中，固化體中Cs的浸出率的大小順序?yàn)?.1 mol/L NaOH >0.1 mol/L HNO3≥0.1 mol/L NaCl≈DW。在相同浸出液中，固化體在90 ℃浸出液中Cs浸出率高于在25 ℃浸出液中，主要原因是：高溫下溶液中分子的運(yùn)動(dòng)速率加快，加劇了溶液中的分子與固化體表面的碰撞次數(shù)，更利于溶液分子通過固化體表面擴(kuò)散進(jìn)入到固化體內(nèi)部浸出Cs且高溫下溶質(zhì)分子反應(yīng)活性增加，對(duì)固化體的侵蝕能力增強(qiáng)。固化體在0.1 mol/L HNO3和0.1 mol/L NaOH中Cs的浸出率較DW和0.1 mol/L NaCl中高，主要是由于酸和堿溶解了基體中的Al和Si。固化體在25 ℃的DW中浸出28 d后，Cs(Ⅰ)的浸出率約為3×10-5g/(cm2·d)，在90 ℃的DW中浸出28 d后，Cs(Ⅰ)的浸出率約為1.6×10-4g/(cm2·d)，這一結(jié)果與玻璃固化體中Cs(Ⅰ)的浸出率相當(dāng)[13-14]。

表6 AMP-Cs/SiO2-allophane固化體不同浸出液中Cs(Ⅰ)的浸出率表6 Leachability of Cs(Ⅰ) from different leachants of AMP-Cs/SiO2-allophane

3 結(jié) 論

AMP/SiO2分離模擬高放廢液中的Cs(Ⅰ)后產(chǎn)生的二次固體廢物AMP-Cs/SiO2在高于1 000 ℃燒結(jié)后，實(shí)現(xiàn)了二次固體廢物的體積減容，但對(duì)Cs的固定率僅為40%。添加水鋁英石為固化基材，高溫?zé)Y(jié)AMP-Cs/SiO2-allophane得到的固化體因形成穩(wěn)定的晶態(tài)物質(zhì)Cs4Al4Si20O48，對(duì)Cs(Ⅰ)的固定率高于96%，抗壓強(qiáng)度大于7 MPa，在25 ℃去離子水中對(duì)Cs(Ⅰ)的浸出率較低，約為3×10-5g/(cm2·d)。添加水鋁英石為固定基材，有利于對(duì)二次固體廢物AMP-Cs/SiO2中易遷移核素Cs的固化處理。