核电站和其它核设施在运行过程中会产生大量放射性废水，其中包含放射性核素137Cs的废水是核电站常见的放射性核废水，同时，137Cs是一种长寿命核素，具有长期的潜在危险，因此，有效的处置含137Cs废水对核能发展有重要的促进因素。沸石分子筛作为一种无机离子交换剂，既有无机离子交换剂易操作和抗高辐射性、耐机械、热和电离稳定性等优点，同时沸石本身有巨大的内表面积，加上其孔道大小均匀，尺寸固定，形状规则，有很强的吸附和离子交换能力。在美国核电站三里岛核事故和日本福岛核电站核事故中对放射性废水的处理过程都用到了沸石分子筛，并取得了很好的成效。
归纳了国内外几种常用的铯吸附废水沸石分子筛，并介绍了水热合成法制备除铯沸石分子筛过程中的影响因素及工业应用进展等，以期为中国提高核应急去污能力提供技术借鉴。1铯吸附沸石分子筛的研究概况广义上说，沸石分子筛是一种多孔的硅铝酸盐结晶材料，国际矿物学协会将沸石的范围扩展为，沸石是一种四个氧原子围绕一个中心阳离子组成的格架形式的结晶物质。在这种结构单元中，有一个可以与外界进行水分子和阳离子交换的通道，该通道只允许一定尺寸的分子进行交换，从而实现离子交换。一般沸石分子筛通道的最大允许尺寸在直径0.3～1nm之间，当分子直径小于该范围时，则能够被吸附，大于则被阻隔在通道外，从而实现了沸石分子筛的选择吸附性。目前已报道的对铯有较高吸附性的沸石分子筛有：天然沸石分子筛、硅钛沸石分子筛、硅铝沸石分子筛以及应用于日本福岛核电站的碱菱沸石等。
1、天然沸石分子筛
天然沸石分子筛中含有的岩石成分可以降低溶液中核素离子的迁移速率，且由于其价格低廉，地表储存丰富，有很好的离子交换性能，是人们最早进行研究的除铯沸石分子筛。
美国的科学家Ames最早发现天然斜发沸石能够去除低放射性废液中的铯和锶。20世纪六十年代美国利用斜发沸石处理汉福德后处理场址地区的低放射性铯废液。七十年代Vdovina等人利用天然斜发沸石，能够从铯浓度为10g/L的污水中提取94%的铯。Borai，E．H．等研究了天然斜发沸石、天然菱沸石、天然丝光沸石和合成丝光沸石对铯的吸附能力，研究表明，天然菱沸石对铯有较高的吸附能力。在中国，石正坤等采用连续法比较研究了沸石及凹凸棒石矿物对铯离子的吸附性能，研究得到4A沸石对铯离子有很高的处理能力，是凹凸棒石的16～17倍。研究了中国三种产地的天然沸石：围场沸石、缙云沸石及赤峰沸石，分析三种沸石在处理含高浓度Cs+废水的吸附性能，结果：相比而言，围场沸石对铯的吸附性能更高。之后，利用静态吸附法研究了围场沸石在模拟放射性废水中锶、铯的吸附，结果表明，围场沸石对含铯放射性废水的处理效果要优于对含锶废水的处理效果，其原因在于铯离子水合半径比锶的离子水合离子小。
2、硅铝沸石分子筛
传统的沸石分子筛是硅铝沸石分子筛，沸石对铯的吸附主要是化学吸附，并伴随少量的物理吸附。在天然沸石分子筛的基础上，人们通过改变不同的硅铝比以及工艺条件，制备出很多人造沸石，以提高沸石的铯吸附性能。伊朗科学家HosseinFaghihian通过水热合成法将正硅酸乙酯和异丙醇铝在四甲基氢氧化铵模板的作用下，合成纳米沸石A，并证明该沸石分子筛对铯和锶的最大吸附率分别达81.4%和95.2%。在此基础上，HosseinFaghihian团队对纳米沸石A分别制备了磁性沸石和聚丙烯腈沸石，实现了沸石的固定床装置。除上述方法外，科学家还利用粉煤灰来合成沸石，粉煤灰的成分与沸石成分类似，主要为SiO2和Al2O3，二者总含量在70%以上，利用该原料合成除铯分子筛主要采用水热合成法。以四川绵阳电厂废弃物粉煤灰为原料，在传统碱熔－水热法中引入脱硅工艺合成SOD型沸石，通过比较了原状粉煤灰与合成沸石对Cs+的吸附能力，结果显示新合成的沸石相对于原粉煤灰，对铯的吸附率从25%提高到80%，SOD型沸石大大提高了对铯离子的吸附能力。在此基础上通过改变原料中不同的硅铝比，合成了A型沸石，再对溶液中的铯离子进行分离富集，得到沸石对铯离子的最大吸附率达98%。在粉煤灰合成A型沸石的过程中，加入了“脱硅”工艺，得到晶度、纯度、粒径等方面具有更高品质的A型沸石。
3、硅钛沸石分子筛
硅钛沸石分子筛是钛原子均匀的占据原分子筛中硅原子的位置，由于其八元环孔道结构的孔穴尺寸与铯离子或铯离子水合离子尺寸相匹配，因此对铯有很好的吸附性。美国Sandia国家实验室和UOP公司合作，合成了CST产品(一种硅钛沸石分子筛)，并将其颗粒化，该分子筛在中性和碱性高放废液中对铯有极高的选择性，该材料对于铯离子的良好吸附性能已经得到了柱状实验及大规模实际处理过程确认。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室利用CST分子筛进行的实验表明，通过CST产品的使用可使汉福德场址的废水处置费用节省约30亿美元。但CST产品主要对国外中性和碱性高放废液有较高处理效果，中国中科院和清华大学近些年研发出适用于中国酸性高放废液的钛硅化合物，采用溶胶凝胶－水热法，得到高钛硅比孔道化合物NaTS，对铯有很好的吸附效果。美国西肯塔基大学通过衍射技术和软件理论计算相结合，得到铯离子与钛硅分子筛的结合不是简单的离子交换，而是水分子与铯离子的交换位点存在排斥作用而改变了钛硅材料的结构，因此产生更多的铯与钛硅分子筛的结合位点，从而表现出钛硅分子筛的对铯的高选择性，这对钛硅分子筛对铯离子的吸附原理提供了新的理论基础。
4、碱菱沸石分子筛
日本福岛核事故产生了大量的含铯放射性废水，在美国三里岛核事故中已成功应用沸石分子筛来实现核素铯的去除，对此，日本东京电力公司采用美国UOP公司生产的碱菱沸石分子筛系列来处理事故中的铯。
KUＲION碱菱沸石分子筛系列在放射性废水的铯处理过程中，表现出高选择性、一次性使用、吸附容量高、化学和机械稳定性高等优点。研究结果表明，IONSIVＲ9150和Ｒ9160系列表现出对铯有很高的吸附性，其中离子选择性表现为：Cs+＞K+＞Na+＞Li+，Ba2+＞Sr2+＞Ca2+＞Mg2+。IONSIVＲ9120系列对铯有最高的吸附效果和吸附选择性，pH适用范围广，尤其适合应用在对铯有大量吸附和选择性的废水处理中，其离子选择性表现为：Cs+＞＞Na+。目前，中国还未完全掌握应用在福岛核事故处理中的碱菱沸石分子筛系列的制备工艺，为丰富中国核应急去污技术储备，这也是今后需要研究的方向之一。
