国际研究人员在最近发表的“ 通过3D打印的分级沸石整料进行核废水净化 ”中探索了去除污染物的方法。着重于放射性阳离子物质137 Cs + 和 90Sr 2+，这项研究使人们更加需要选择性去除放射性核素。
研究团队回想起1986年切尔诺贝利和2011年福岛第一核电站的灾难，使我们想起了正确处理核废料的强烈需求。两种放射性核素 137 Cs和 90 Sr是“最有可能污染水体” – 137 Cs是福岛清理的大部分。但是，硅铝酸盐沸石在处理和去除污染物中起着重要作用。
这组作者解释说：“对核废料的处理可能要求很高，在某些情况下，必须从酸性或腐蚀性极强的高放射性溶液中去除放射性核素，而天然沸石由于其本身的铝硅酸盐性质而受到损害。” “已经开发出各种合成材料，例如钛钛，锆硅酸盐或金属氧化物，并证明在这些情况下更有用。”
作者指出他们已经创造了“突破性解决方案”，提出了一种用于3D打印离子交换整体填料的方法。指出该技术已用于制造纳米管，纳米颗粒和各种压电产品的众多应用中，在气体吸收，分离等方面的干燥应用中，3D打印也已被使用。
研究人员说：“迄今为止，还没有专门为水性介质的离子交换生产3D打印的沸石整料，因为当暴露在水中时，随着时间的流逝，它们必须既不溶又稳定。”
在这项工作中使用了数字光处理（DLP），允许进行所需的自定义和控制诸如孔隙度的问题。该研究团队利用可改变粘合剂性能的能力，将光聚合单体与沸石粉末混合在一起：
（a）印刷过程示意图；首先在可聚合单体和成孔溶剂中形成沸石分散体，然后通过DLP方法对配方进行3D打印。（b和c）印刷的嵌入沸石的整体结构。
以合成菱沸石和商品沸石4A的形式印刷了两个圆柱形沸石样品。对于青岛3d打印的沸石而言，至关重要的是要让溶液流过色谱柱，而聚合物基质则可以提供阳离子通道。
（a）3D-CHA的TGA曲线。（b和c）沸石粉末的PXRD与沸石嵌入的3d打印结构之间的比较。（b）3D-CHA和纯菱沸石粉末；（c）3D-4A和纯沸石4A粉末。为了清楚起见，印刷系统的图案已经偏移。（d–f）（d）3D-CHA的N2吸附等温线；（e）纯菱沸石粉末；（f）印刷的聚合物。
该团队的最终目标是具有去除Cs或Sr的能力，测试了样品中的离子交换（使用SEM-EDX，无限聚焦显微镜（IFM），XRD和X射线荧光（XRF）光谱）。
Cs交换的3D打印的整料的SEM图像（a）概述（b）侧视图（c）从网格获取的棒的顶视图。
总体而言，整体显示出“良好的机械稳定性”，研究人员证实DLP 3D打印可提供所需的必要控制，也使它们能够产生适当程度的孔隙率和良好的内部基质结构。
3D打印整料的IFM图像（a）在Cs离子交换之前和之后（b）及其轮廓测量。
Cs交换3D-CHA的SEM图像，EDX结果和元素图谱。
“在核废料处理的情况下，除了上述优点之外，印刷柱还可以简单，安全地处理受污染的离子交换剂，并且可以显着减少处理放射性污染粉末时出现的风险和困难，”研究人员。“我们尚未测试聚合物基体的放射稳定性，但是由于放射性阳离子被捕获在无机沸石颗粒中，因此即使聚合物降解，我们也不会期望将它们释放到环境中。
“该聚合物也不应显着干扰用过的交换器热转化为陶瓷或玻璃废料，因为在处理过程中它很容易被氧化而不会释放任何放射性核素。”
（a）离子交换柱的示意图，（b）填充柱的照片。