CN110318091A - 去污组合物及其制备方法和待去污件的去污方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种去污组合物及其制备方法和待去污件的去污方法。该去污组合物的原料包括：终体积百分数为20％～30％的H3PO4、终体积百分数为5％～10％的丙三醇和终浓度为15g/L～25g/L的硝酸盐。上述去污组合物能够去除待去污件的放射性污染物且对待去污件的基材影响较小。

Description

去污组合物及其制备方法和待去污件的去污方法
技术领域
本发明涉及核环保领域，特别是涉及一种去污组合物及其制备方法和待去污件的去污方法。
背景技术
去污是核电站设备运行中不可缺少的环节，特别是金属材料放射性污染的去污工作尤为重要。传统地，主要采用物理法和化学法针对金属材料的设备、工件表面的去污，虽然上述两种方法应用成熟、广泛，但存在着诸多问题。例如物理法产生放射性尘埃，严重危害操作人员健康及环境，甚至可能产生爆炸性混合物；化学法的二次废物产生量大，且化学法易对设备造成腐蚀等。而电化学去污方法具有去污效果好、二次废液产量少等优点而备受关注。
目前主要采用电化学技术结合特定的去污液以去除核设施设备及工件表面放射性污染物。然而，常见的去污液去污后对工件的基材影响较大，主要适用于处理退役设施及不复用设备的放射性污染去除，不利于设备及工件的再次利用。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够去除待去污件的放射性污染物且对待去污件的基材影响较小的去污组合物。
此外，还提供一种去污组合物的制备方法和待去污件的去污方法。
一种去污组合物，所述去污组合物的原料包括：终体积百分数为20％～30％的H3PO4、终体积百分数为5％～10％的丙三醇和终浓度为15g/L～25g/L的硝酸盐。
上述去污组合物的各组分配伍合理，H3PO4、硝酸盐、丙三醇协同作用，能够去除待去污件表面的放射性污染物，并且对待去污件的基材影响较小，使得待去污件去污后能够重复利用。经试验验证，采用上述去污组合物对Z2CN18.10奥氏体不锈钢进行去污处理，能够去除Z2CN18.10奥氏体不锈钢表面上90％～95％的放射性污染物，且对去污处理后的Z2CN18.10奥氏体不锈钢的基材影响较小。
在其中一个实施例中，所述硝酸盐选自硝酸钠和硝酸钾中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述去污组合物的原料包括终体积百分数为22％～28％的H3PO4、终体积百分数为6％～9％的丙三醇和终浓度为18g/L～22g/L的NaNO3。
在其中一个实施例中，所述去污组合物的原料还包括溶剂，所述溶剂为去离子水或纯水。
在其中一个实施例中，所述去污组合物的原料还包括终体积百分数为60％～75％的溶剂。
在其中一个实施例中，所述去污组合物的原料包括终体积百分数为22％～28％的H3PO4、终体积百分数为6％～9％的丙三醇、终浓度为15g/L～25g/L的NaNO3及终体积百分数为63％～72％的溶剂。
上述去污组合物的制备方法，包括如下步骤：
将所述去污组合物的原料混合，得到所述去污组合物。
一种待去污件的去污方法，包括如下步骤：
采用上述去污组合物对待去污件进行去污处理。
在其中一个实施例中，所述采用上述去污组合物对待去污件进行去污处理的步骤包括：将所述待去污件浸泡于所述去污组合物中，并对所述待去污件进行电解。
在其中一个实施例中，所述待去污件为奥氏体不锈钢或马氏体不锈钢。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。下面给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
一实施方式的去污组合物能够去除待去污件的放射性污染物，并且对待去污件的基材影响较小，使得待去污件去污后能够重复利用。在其中一个实施例中，待去污件为奥氏体不锈钢或马氏体不锈钢。需要说明的是，待去污件不限于上述指出的待去污件，还可以为其他需要去除放射性污染物的待去污件。进一步地，待去污件为Z2CN18.10奥氏体不锈钢。采用上述去污组合物对Z2CN18.10奥氏体不锈钢进行去污处理，不仅能够高效地去除该工件表面的放射性污染物，并且不会降低构件的力学性能、耐蚀性以及表面的光滑性，能够保证该工件的重复利用。
在其中一个实施例中，去污组合物的原料包括终体积百分数为20％～30％的H3PO4、终体积百分数为5％～10％的丙三醇和终浓度为15g/L～25g/L的硝酸盐。该去污组合物的各组分配伍合理，H3PO4、硝酸盐、丙三醇协同作用，能够去除待去污件表面的放射性污染物，并且对待去污件的基材影响较小，使得待去污件去污后能够重复利用。
H3PO4即磷酸，一种常见的无机中强酸，能够腐蚀分解待去污件表面的脏污，以使放射性污染物从待去污件上分离，并且磷酸可以实现去污后构件表面光滑，不影响去污后构件的力学性能，可以使待去污件去污后能够重复利用。
在其中一个实施例中，制备去污组合物时，H3PO4以磷酸的形式加入。进一步地，H3PO4以质量百分含量为95％～99％的磷酸的形式加入。
在其中一个实施例中，去污组合物的原料包括终体积百分数为22％～28％的H3PO4。进一步地，去污组合物的原料包括终体积百分数为24％～26％的H3PO4。在一些实施例中，去污组合物的原料包括终体积百分数为20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％或28％的H3PO4。
丙三醇俗称甘油，具有较强的吸湿性，能够与水和部分有机物互溶，能够溶解待去污件表面的脏污而释放放射性污染物，且甘油的刺激性较小，对待去污件的基材的影响较小，以保证待去污件的重复利用。
在其中一个实施例中，丙三醇为终体积百分数为5％～10％的甘油。进一步地，丙三醇为终体积百分数为6％～9％的甘油。
在其中一个实施例中，去污组合物的原料包括终体积百分数为6％～9％的丙三醇。进一步地，去污组合物的原料包括终体积百分数为7％～8％的丙三醇。在一些实施例中，去污组合物的原料包括终体积百分数为5％、6％、7％、7.5％、8％、9％或10％的丙三醇。
在其中一个实施例中，去污组合物的原料中，H3PO4与丙三醇的体积比为3～4。此种设置，有利于提高去污组合物的去污效果。
硝酸盐，水溶液中具有良好的导电性，保证电解液良好的导电性，进而影响着去污的速率。
在其中一个实施例中，硝酸盐选自硝酸钠和硝酸钾中的至少一种。
在其中一个实施例中，去污组合物的原料包括终浓度为18g/L～22g/L的硝酸盐。在一些实施例中，去污组合物的原料包括终浓度为15g/L、16g/L、17g/L、18g/L、19g/L、20g/L、21g/L、22g/L、23g/L、24g/L或者25g/L的硝酸盐。
在其中一个实施例中，硝酸盐选自硝酸钠和硝酸钾中的至少一种。
在其中一个实施例中，去污组合物的原料包括终浓度为18g/L～22g/L的的NaNO3。在一些实施例中，去污组合物的原料包括终浓度为15g/L、16g/L、17g/L、18g/L、19g/L、20g/L、21g/L、22g/L、23g/L、24g/L或者25g/L的NaNO3。
在其中一个实施例中，去污组合物的原料包括终体积百分数为22％～28％的H3PO4、终体积百分数为6％～9％的丙三醇和终浓度为18g/L～22g/L的NaNO3。该配比的去污组合物对放射性污染物的去除效果较好，去污处理效率较高，对待去污件具有整平的效果。
在其中一个实施例中，去污组合物的原料还包括溶剂。溶剂为去离子水或者纯水。进一步地，去污组合物的原料还包括终体积百分数为60％～75％的溶剂。
在其中一个实施例中，去污组合物的原料包括：终体积百分数为20％～30％的H3PO4、终体积百分数为5％～10％的丙三醇、终浓度为15g/L～25g/L的硝酸盐及终体积百分数为60％～75％的溶剂。此种设置的去污组合物对放射性污染物的去除效果较好，去污处理效率较高。
在其中一个实施例中，去污组合物的原料由如下组分构成：终体积百分数为20％～30％的H3PO4、终体积百分数为5％～10％的丙三醇、终浓度为15g/L～25g/L的硝酸盐及终体积百分数为60％～75％的溶剂。此种设置的去污组合物对放射性污染物的去除效果较好，去污处理效率较高，对待去污构建具有整平的效果。
在其中一个实施例中，去污组合物的原料包括终体积百分数为22％～28％的H3PO4、终体积百分数为6％～9％的丙三醇、终浓度为15g/L～25g/L的NaNO3及终体积百分数为63％～72％的溶剂。此种设置的去污组合物对放射性污染物的去除效果较好，去污处理效率较高，对待去污构建具有整平的效果。
在其中一个实施例中，去污组合物的原料由如下组分构成：终体积百分数为22％～28％的H3PO4、终体积百分数为6％～9％的丙三醇、终浓度为15g/L～25g/L的NaNO3及终体积百分数为63％～72％的溶剂。此种设置的去污组合物具有去污效果好、去污速度快，且去污组合物的各组分与放射性废液处理系统相容较好，二次废液产生量少、环境污染小，并且去污后工件能够重复使用。
上述去污组合物的各组分配伍合理，H3PO4、硝酸盐、丙三醇协同作用，能够去除待去污件表面的放射性污染物，并且对待去污件的基材影响较小，使得待去污件去污后能够重复利用。经试验验证，采用上述去污组合物对Z2CN18.10奥氏体不锈钢进行去污处理，能够去除Z2CN18.10奥氏体不锈钢表面上90％～95％的放射性污染物，且对去污处理后的Z2CN18.10奥氏体不锈钢的基材影响较小。
上述去污组合物能够去除Z2CN18.10奥氏体不锈钢表面的放射性污染物，去污组合物的各组分与放射性废液处理系统相容性较好，对Z2CN18.10奥氏体不锈钢具有去污效果好、去污速度快、二次废液产生量少、环境污染小等特点，且对工件或设备具有一定的整平效果，去污后工件或设备能够复用等优势，较好地兼顾了去污效果、废液处理以及工件或设备重复利用的问题。
上述去污组合物相对于传统的去污液，具有使用量少、使用时间长、去污后工件或设备能够重复利用等优势，大大减少去污液的使用量，降低成本能够在核燃料循环的各个产业中进行应用，市场前景广阔。并且上述去污组合物为电化学去污液配方设计提出一种新思路和方法，保证了在利用核能的同时将产生的放射性污染控制在安全标准之下，保证人员、环境及公众的安全。
一实施方式的去污组合物的制备方法，包括如下步骤：将去污组合物的原料混合，得到去污组合物。
在其中一个实施例中，在制备去污组合物的过程中，H3PO4以磷酸的形式加入。丙三醇以甘油的形式加入。
上述去污组合物的制备方法，操作简单，能够制备能够去除待去污件的放射性污染物且对待去污件的基材影响较小的去污组合物。
此外，还提供一实施方式的待去污件的去污方法，包括如下步骤：采用上述实施方式的去污组合物对待去污件进行去污处理。该去污方法采用上述实施方式的去污组合物，该去污组合物的各组分配伍合理，H3PO4、硝酸钠、丙三醇协同作用，能够去除待去污件表面的放射性污染物，并且对待去污件的基材影响较小，使得待去污件去污后能够重复利用。
在其中一个实施例中，采用上述实施方式的去污组合物对待去污件进行去污处理的步骤包括：将待去污件浸泡于采用上述实施方式的去污组合物中，并对待去污件进行电解。进一步地，将待去污件浸泡于采用上述实施方式的去污组合物中，将待去污件连接电源阳极，并打开电源，以对待去污件进行电解。更进一步地，电流密度为90A/m2～110A/m2。温度为25℃～40℃。去污时间为5min～15min。电流过大导致尖端放电，构件局部区域快速去污，而其他区域不去污；电流过小，去污速率较低。具体地，电流密度为100A/m2。温度为35℃。去污时间为10min。
在其中一个实施例中，待去污工件均为板材，板材的长度为45mm～55mm，宽度为5mm～15mm，厚度为1mm～5mm。
在其中一个实施例中，对待去污件进行电解的步骤之后，还包括采用去离子水或纯水冲洗电解后的工件。进一步地，采用去离子水或纯水冲洗电解后的工件的步骤之后还包括对冲洗后的工件进行干燥处理。其中，干燥的方式为烘干或风干。需要说明的是，干燥的方式不限于上述指出方式，也可以为其他干燥方式，例如可以为真空干燥。
在其中一个实施例中，待去污件为奥氏体不锈钢或马氏体不锈钢。需要说明的是，待去污件不限于上述指出的工件，还可以为其他需要去除放射性污染物的工件。进一步地，待去污件为Z2CN18.10奥氏体不锈钢。采用上述去污组合物对Z2CN18.10奥氏体不锈钢进行去污处理，不仅能够高效地去除该工件表面的放射性污染物，还能够保证该工件的重复利用。
上述实施方式的待去污件的去污方法采用上述实施方式的去污组合物，该去污组合物的各组分配伍合理，H3PO4、硝酸盐、丙三醇协同作用，能够去除待去污件表面的放射性污染物，并且对待去污件的基材影响较小，使得待去污件去污后能够重复利用。
以下为具体实施例部分。
如未特别说明，以下实施例中，待去污工件均为板材，板材的长度为50mm，宽度为10mm宽度，厚度为3mm。每个实施例的各结果均为对10个相同的待去污工件进行相同的去污操作后测定并计算得出的平均值。
如未特别说明，以下实施例中，在制备去污组合物的过程中，H3PO4以磷酸的形式加入，丙三醇以甘油的形式加入。
实施例1
本实施例的去污组合物的原料包括：终体积百分数为20％的H3PO4、终体积百分数为5％的丙三醇、终浓度为15g/L的NaNO3及终体积百分数为70％的去离子水。
本实施例的去污组合物的制备过程如下：
量取去污组合物的原料，将去污组合物的原料混匀，得到去污组合物。
本实施例的待去污件的去污过程如下：
(1)将待去污件浸泡于800mL的去污组合物中，将待去污工件连接电源阳极，并打开电源，以对待去污件进行电解。电流密度为90A/m2，温度为25℃，电解时间为5min。待去污件为Z2CN18.10奥氏体不锈钢。
(2)将电解后的工件去除，并采用去离子水冲洗，再烘干冲洗后的工件，得到去污后工件。
实施例2
本实施例的去污组合物的原料包括：终体积百分数为30％的H3PO4、终体积百分数为10％的丙三醇、终浓度为25g/L的KNO3及终体积百分数为65％的纯水。
本实施例的去污组合物的制备过程如下：
量取去污组合物的原料，将去污组合物的原料混匀，得到去污组合物。
本实施例的待去污件的去污过程如下：
(1)将待去污件浸泡于800mL的去污组合物中，将待去污工件连接电源阳极，并打开电源，以对待去污件进行电解。电流密度为110A/m2，温度为40℃，电解时间为15min。待去污件为Z2CN18.10奥氏体不锈钢。
(2)将电解后的工件去除，并采用去离子水冲洗，再烘干冲洗后的工件，得到去污后工件。
实施例3
本实施例的去污组合物的原料包括：终体积百分数为22％的H3PO4、终体积百分数为6％的丙三醇、终浓度为18g/L的KNO3及终体积百分数为72％的纯水。
本实施例的去污组合物的制备过程如下：
量取去污组合物的原料，将去污组合物的原料混匀，得到去污组合物。
本实施例的待去污件的去污过程如下：
(1)将待去污件浸泡于800mL的去污组合物中，将待去污工件连接电源阳极，并打开电源，以对待去污件进行电解。电流密度为95A/m2，温度为28℃，电解时间为8min。待去污件为Z2CN18.10奥氏体不锈钢。
(2)将电解后的工件去除，并采用去离子水冲洗，再烘干冲洗后的工件，得到去污后工件。
实施例4
本实施例的去污组合物的原料包括：终体积百分数为28％的H3PO4、终体积百分数为9％的丙三醇、终浓度为22g/L的NaNO3及终体积百分数为63％的纯水。
本实施例的去污组合物的制备过程如下：
量取去污组合物的原料，将去污组合物的原料混匀，得到去污组合物。
本实施例的待去污件的去污过程如下：
(1)将待去污件浸泡于800mL的去污组合物中，将待去污工件连接电源阳极，并打开电源，以对待去污件进行电解。电流密度为105A/m2，温度为33℃，电解时间为12min。待去污件为Z2CN18.10奥氏体不锈钢。
(2)将电解后的工件去除，并采用去离子水冲洗，再烘干冲洗后的工件，得到去污后工件。
实施例5
本实施例的去污组合物的原料包括：终体积百分数为25％的H3PO4、终体积百分数为7.5％的丙三醇、终浓度为20g/L的NaNO3及终体积百分数为67％的纯水。
本实施例的去污组合物的制备过程如下：
量取去污组合物的原料，将去污组合物的原料混匀，得到去污组合物。
本实施例的待去污件的去污过程如下：
(1)将待去污件浸泡于800mL的去污组合物中，将待去污工件连接电源阳极，并打开电源，以对待去污件进行电解。电流密度为100A/m2，温度为35℃，电解时间为10min。待去污件为Z2CN18.10奥氏体不锈钢。
(2)将电解后的工件去除，并采用去离子水冲洗，再烘干冲洗后的工件，得到去污后工件。
实施例6
本实施例的去污组合物的原料包括：终体积百分数为20％的H3PO4、终体积百分数为4％的丙三醇、终浓度为15g/L的NaNO3及终体积百分数为72％的纯水。
本实施例的去污组合物的制备过程和待去污件的去污过程均与实施例1相同。
实施例7
本实施例的去污组合物的原料包括：终体积百分数为30％的H3PO4、终体积百分数为15％的丙三醇、终浓度为25g/L的KNO3及终体积百分数为63％的纯水。
本实施例的去污组合物的制备过程和待去污件的去污过程均与实施例2相同。
实施例8
本实施例的去污组合物的原料包括：终体积百分数为25％的HCl、终体积百分数为7.5％的丙三醇、终浓度为20g/L的NaNO3及终体积百分数为67％的纯水。
本实施例的去污组合物的制备过程和待去污件的去污过程均与实施例5相同。
实施例9
本实施例的去污组合物的原料包括：终体积百分数为25％的H3PO4、终体积百分数为7.5％的丙三醇、终浓度为20g/L的NaCl及终体积百分数为67％的纯水。
本实施例的去污组合物的制备过程和待去污件的去污过程均与实施例5相同。
对比例
本实施例的待去污件的去污过程如下：
(1)将待去污件浸泡于800mL的去污组合物中，将待去污工件连接电源阳极，并打开电源，以对待去污件进行电解。电流密度为100A/m2，温度为35℃，电解时间为10min。待去污件为Z2CN18.10奥氏体不锈钢。去污组合物为市售IMC-03批号的去污剂。
(2)将电解后的工件去除，并采用去离子水冲洗，再烘干冲洗后的工件，得到去污后工件。
测试：
(1)测定实施例1～9和对比例的去污组合物的去污效果和对待去污件的影响。
其中，采用质量差法测定去污组合物在去污过程中对待去污件的腐蚀速度；
采用能谱检测方法测定待去污件的总去污效率(即去污率)；
采用放射性同位素模拟污染物方法测定待去污件上放射性Co污染物的去除效率(即Co污染物去除率)；测定结果详见表1。
表1实施例1～9和对比例的去污组合物的去污效果和对待去污件的影响
从表1可以看出，实施例1～5的总去污效率为91％～100％，Co污染物去除率为92％～100％，明显高于对比例，说明上述实施方式的去污组合物能够去除待去污工件表面的放射性污染物，去污效果较好。同时，实施例1～5的去污组合物对待去污件的腐蚀速度至多为0.1354μm/min，明显低于对比例，说明采用上述实施方式的去污组合物对基材的腐蚀性较小，对基材的影响较小。
综上，上述实施方式的去污组合物能够去除待去污件的放射性污染物且对待去污件的基材影响较小的去污组合物。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种去污组合物，其特征在于，所述去污组合物的原料包括：终体积百分数为20％～30％的H3PO4、终体积百分数为5％～10％的丙三醇和终浓度为15g/L～25g/L的硝酸盐。
2.根据权利要求1所述的去污组合物，其特征在于，所述硝酸盐选自硝酸钠和硝酸钾中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的去污组合物，其特征在于，所述去污组合物的原料包括终体积百分数为22％～28％的H3PO4、终体积百分数为6％～9％的丙三醇和终浓度为18g/L～22g/L的NaNO3。
4.根据权利要求1所述的去污组合物，其特征在于，所述去污组合物的原料还包括溶剂，所述溶剂为去离子水或纯水。
5.根据权利要求4所述的去污组合物，其特征在于，所述去污组合物的原料还包括终体积百分数为60％～75％的溶剂。
6.根据权利要求1所述的去污组合物，其特征在于，所述去污组合物的原料包括终体积百分数为22％～28％的H3PO4、终体积百分数为6％～9％的丙三醇、终浓度为15g/L～25g/L的NaNO3及终体积百分数为63％～72％的溶剂。
7.权利要求1～6任一项所述的去污组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述去污组合物的原料混合，得到所述去污组合物。
8.一种待去污件的去污方法，其特征在于，包括如下步骤：
采用权利要求1～6任一项所述的去污组合物对待去污件进行去污处理。
9.根据权利要求8所述的待去污件的去污方法，其特征在于，所述采用权利要求1～6任一项所述的去污组合物对待去污件进行去污处理的步骤包括：将所述待去污件浸泡于所述去污组合物中，并对所述待去污件进行电解。
10.根据权利要求9所述的待去污件的去污方法，其特征在于，所述待去污件为奥氏体不锈钢或马氏体不锈钢。
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