CN111028970A - 一种具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂及其制备方法，所述去污剂由以下质量百分比原料组成：复合成膜乳液：40~60%，纳米陶瓷分散液：5~30%，表面活性剂：0.5~15%，络合剂：0.5~10%，助剂0.5~5%。本发明采用多种乳液复配改性，在保证其基本成膜性能的同时，缩短干燥成膜时间，提高涂膜的韧性和结构强度以提高后期剥离性能；加入纳米陶瓷防辐射粉体材料制成的纳米陶瓷分散液，利用纳米材料的表面效应提高了材料的辐射屏蔽性能，能极大的减弱有害射线对作业人员的辐射危害。

Description

一种具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂及其制备方法

技术领域

本发明属于工程去污技术领域，尤其涉及一种兼具高效去污和辐射屏蔽双重功能的压制去污剂及其制备方法。

背景技术

众所周知，在世界范围内，核电厂、实验堆等核设施发生泄漏事故、核与辐射恐怖事件等涉核事故不可避免，所产生的放射性物质一经扩散，会对环境和公众安全造成严重危害。

目前，常见的对大面积放射性污染的处置思路是将沉降在沾染表面的污染物收集并转移至安全区域进行掩埋或储存。剥离型压制去污技术是去除放射性污染物的一种常用技术，具有操作简便、易于控制、仅产生单一固废物、无二次污染等优点。但是，目前使用的普通压制去污剂存在去污作业量大、污染清除生效时间长、不具备辐射屏蔽防护能力等缺点，使其在放射性污染物去除方面受到了一定的限制。例如，授权公告号为：CN1332398C，发明名称为：剥离型压制去污剂的对比专利采用A、B双组份形式构成的一种压制去污材料，虽然能够起到对污染物进行压制去污的作用，但是材料本身不具有辐射屏蔽功能，需要等到去污材料干燥固化（6~12小时）、剥离移除后才能起到清除污染物的效果，作业整体时效性差且不具备对人员的屏蔽防护能力。再比如，授权公告号为：CN 107129736B，发明名称为：一种具有辐射屏蔽能力的放射性沾染控制与清除材料，虽然在该专利中采用化学反应的方法在聚合物成膜乳液中引入屏蔽金属铅来使去污材料具备辐射屏蔽能力，但该专利配方中聚合物成膜乳液与屏蔽功能组份要充分相容，否则无法通过化学反应引入屏蔽功能元素，从而大大地限制了清除材料中聚合物乳液的选用范围以及对去污材料综合性能的调控，且铅的引入降低了去污材料对环境的友好性。

由此可见，目前常用的压制去污材料要么不具备辐射屏蔽能力，在去污作业过程中放射性污染对作业人员的辐照剂量较大，使其在辐射污染清除应用方面受到了一定的限制；或者即使具备一定的辐射屏蔽能力，但存在环保性差、综合性能调控能力弱等技术限制。

发明内容

针对现有技术中的压制去污剂的不足，本发明的目的是提供一种具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂，由以下质量百分比原料组成：复合成膜乳液：40~60%，纳米陶瓷分散液：5~30%，表面活性剂：0.5~15%，络合剂：0.5~10%，助剂0.5~5%；

其中，所述的复合成膜乳液由以下质量百分比组份复配而成：水溶性丙烯酸乳液50%，水溶性醋丙乳液20~40%，水溶性橡胶乳液10~30%；

所述表面活性剂是由烷基苯磺酸盐、脂肪醇酰硫酸盐、乙氧基化脂肪酸甲酯磺酸盐、仲烷基磺酸盐、醇醚羧酸盐中的一种或多种的混合；

所述的络合剂为氨基羧酸盐、羧基羧酸盐、醇胺类络合剂中的一种或多种的混合；

所述的助剂为分散剂、消泡剂和粘度调节剂的混合。

进一步的，所述的纳米陶瓷分散液是由钨、钡、铝、镍、锌的氧化物或氮化物中的一种或多种经杂化处理制得纳米陶瓷粉体，再将纳米陶瓷粉体经球磨或超声波分散制备而成的纳米陶瓷分散浆液。

进一步的，所述纳米陶瓷分散液是由纳米氧化铝、纳米氧化锌按质量比1:1组成。

进一步的，所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。

进一步的，络合剂为乙二胺四乙酸二钠。

一种具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按配比将称取的纳米陶瓷粉体、水、分散剂加入球磨罐中球磨10h，制得纳米陶瓷分散液，备用；

（2）按配比将称取的水、分散剂和消泡剂添加至分散缸中，转速调至150~200r/min，分散均匀，然后按配比依次加入水溶性丙烯酸乳液、水溶性醋丙乳液、水溶性橡胶乳液至分散缸中，调转速至800~1000r/min，制得复合成膜乳液，备用；

（3）按照配比称取表面活性剂和步骤（1）中制得的纳米陶瓷分散液加入至步骤（2）中制得的复合成膜乳液中，继续搅拌8~10分钟，转速800~1000r/min，制得混合液；

（4）按照配比称取络合剂加入至步骤（3）中制得的混合液中，继续搅拌5min，加入粘度调节剂调整粘度至650~850mPa·s，完成所述的具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂的制备。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下优越性：

（1）采用多种乳液复配改性，在保证其基本成膜性能的同时，缩短干燥成膜时间，提高涂膜的韧性和结构强度以提高后期剥离性能；

（2）表面活性剂的加入，大大提高了去污剂对非水溶性污染颗粒的润湿能力；络合剂的加入则提高了去污剂对离子态核素的螯合去除能力，能综合提高去污剂对放射性污染物的清除能力；

（3）加入纳米陶瓷防辐射粉体材料制成的纳米陶瓷分散液，利用纳米材料的表面效应提高了材料的辐射屏蔽性能，能极大的减弱有害射线对作业人员的辐射危害。

具体实施方式

在本发明中，复合成膜乳液是由水溶性丙烯酸乳液、水溶性醋丙乳液和水溶性橡胶乳液按照一定质量比混合制成，其中，丙烯酸乳液成膜后的剥离性能优越，醋丙乳液的去污能力优越，水溶性橡胶乳液能缩短复配乳液的干燥固化时间，另外，水溶性橡胶乳液还能提高涂膜的韧性和结构强度，有利于去污膜体剥离回收，三者以合适的比例复配后成膜乳液的综合去污性能表现优异。

通过加入纳米陶瓷分散液使得本发明的压制去污剂具有辐射屏蔽作用，其超大的比表面积使得其表面裸露的原子比常规材料多得多，当射线照射时，纳米粒子与高能射线发生有效碰撞的几率增大，从而起到辐射屏蔽的作用。

加入表面活性剂主要是为了提高本发明的去污剂对放射性粉尘颗粒的浸润性，能够增加去污剂对粉尘颗粒的溶解和润湿能力，尤其是对污染物中非水溶性放射性颗粒的润湿能力，提高对非水溶性放射性颗粒的清除能力。

加入络合剂是为了提高本发明去污剂对放射性污染物中溶于水的离子态核素的螯合能力，增加对这部分污染物的清除能力。

本发明的去污材料具有较强的性能调控能力，通过对本发明去污剂中各组份的含量进行调控，可以对去污剂的成膜性能、剥离性能、去污率等综合去污性能和辐射屏蔽性能进行有效调控，同时实现高效去污和辐射屏蔽双重功能。

下面通过具体的实施例对本发明的技术方案做进一步详细的说明。

实施例1

一种具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂，由以下质量百分比原料组成：复合成膜乳液：50%，纳米陶瓷分散液：~30%，表面活性剂：10%，络合剂：7%，助剂3%；其中，所述的复合成膜乳液由以下质量百分比组份复配而成：水溶性丙烯酸乳液50%，水溶性醋丙乳液30%，水溶性橡胶乳液20%。

在该实施例中，所述的纳米陶瓷分散液是由锌、铝的杂化氧化物按质量比1:1配比后，经杂化处理制得纳米陶瓷粉体，再将纳米陶瓷粉体经球磨或超声波分散制备而成的纳米陶瓷分散浆液。

所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，络合剂为乙二胺四乙酸二钠。

所述的助剂为分散剂、消泡剂和粘度调节剂的混合，其中，分散剂为油酸三乙醇胺，消泡剂为二甲基聚硅氧烷，粘度调节剂为丙三醇。

上述具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按配比将称取的纳米陶瓷粉体、水、分散剂加入球磨罐中球磨10h，制得纳米陶瓷分散液，备用；

（2）按配比将称取的水、分散剂和消泡剂添加至分散缸中，转速调至150~200r/min，分散均匀，然后按配比依次加入水溶性丙烯酸乳液、水溶性醋丙乳液、水溶性橡胶乳液至分散缸中，调转速至800~1000r/min，制得复合成膜乳液，备用；

（3）按照配比称取十二烷基苯磺酸钠和步骤（1）中制得的纳米陶瓷分散液加入至步骤（2）中制得的复合成膜乳液中，继续搅拌8~10分钟，转速800~1000r/min，制得混合液；

（4）按照配比称取乙二胺四乙酸二钠加入至步骤（3）中制得的混合液中，继续搅拌5min，加入粘度调节剂调整粘度至650~850mPa·s，完成本发明的具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂的制备。

在100mm×100mm的水泥板上均匀布洒3g放射性铀尘沾污，再将本实施例中的去污剂铺展在沾污水泥板上，在实际应用中对铀尘的去污率为90%，辐射屏蔽率为85%。

实施例2

一种具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂，由以下质量百分比原料组成：复合成膜乳液：60%，纳米陶瓷分散液：20%，表面活性剂：10%，络合剂：8%，助剂2%；其中，所述的复合成膜乳液由以下质量百分比组份复配而成：水溶性丙烯酸乳液50%，水溶性醋丙乳液35%，水溶性橡胶乳液15%。

在该实施例中，所述的纳米陶瓷分散液是由锌、铝的杂化氧化物按质量比1:1配比后，经杂化处理制得纳米陶瓷粉体，再将纳米陶瓷粉体经球磨或超声波分散制备而成的纳米陶瓷分散浆液。

所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，络合剂为乙二胺四乙酸二钠。

所述的助剂为分散剂、消泡剂和粘度调节剂的混合，其中，分散剂为油酸三乙醇胺，消泡剂为二甲基聚硅氧烷，粘度调节剂为丙三醇。

上述具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按配比将称取的纳米陶瓷粉体、水、分散剂加入球磨罐中球磨10h，制得纳米陶瓷分散液，备用；

（2）按配比将称取的水、分散剂和消泡剂添加至分散缸中，转速调至150~200r/min，分散均匀，然后按配比依次加入水溶性丙烯酸乳液、水溶性醋丙乳液、水溶性橡胶乳液至分散缸中，调转速至800~1000r/min，制得复合成膜乳液，备用；

（3）按照配比称取十二烷基苯磺酸钠和步骤（1）中制得的纳米陶瓷分散液加入至步骤（2）中制得的复合成膜乳液中，继续搅拌8~10分钟，转速800~1000r/min，制得混合液；

（4）按照配比称取乙二胺四乙酸二钠加入至步骤（3）中制得的混合液中，继续搅拌5min，加入粘度调节剂调整粘度至650~850mPa·s，完成本发明的具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂的制备。

在100mm×100mm的水泥板上均匀布洒3g放射性铀尘沾污，再将本实施例中的去污剂铺展在沾污水泥板上，在实际应用中对铀尘的去污率为92%，辐射屏蔽率为85%。

实施例3

一种具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂，由以下质量百分比原料组成：复合成膜乳液：60%，纳米陶瓷分散液：15%，表面活性剂：15%，络合剂：8%，助剂2%；其中，所述的复合成膜乳液由以下质量百分比组份复配而成：水溶性丙烯酸乳液50%，水溶性醋丙乳液35%，水溶性橡胶乳液15%。

在该实施例中，所述的纳米陶瓷分散液是由锌、铝的杂化氧化物按质量比1:1配比后，经杂化处理制得纳米陶瓷粉体，再将纳米陶瓷粉体经球磨或超声波分散制备而成的纳米陶瓷分散浆液。

所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，络合剂为乙二胺四乙酸二钠。

所述的助剂为分散剂、消泡剂和粘度调节剂的混合，其中，分散剂为油酸三乙醇胺，消泡剂为二甲基聚硅氧烷，粘度调节剂为丙三醇。

上述具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按配比将称取的纳米陶瓷粉体、水、分散剂加入球磨罐中球磨10h，制得纳米陶瓷分散液，备用；

（2）按配比将称取的水、分散剂和消泡剂添加至分散缸中，转速调至150~200r/min，分散均匀，然后按配比依次加入水溶性丙烯酸乳液、水溶性醋丙乳液、水溶性橡胶乳液至分散缸中，调转速至800~1000r/min，制得复合成膜乳液，备用；

（3）按照配比称取十二烷基苯磺酸钠和步骤（1）中制得的纳米陶瓷分散液加入至步骤（2）中制得的复合成膜乳液中，继续搅拌8~10分钟，转速800~1000r/min，制得混合液；

（4）按照配比称取乙二胺四乙酸二钠加入至步骤（3）中制得的混合液中，继续搅拌5min，加入粘度调节剂调整粘度至650~850mPa·s，完成本发明的具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂的制备。

在100mm×100mm的水泥板上均匀布洒3g放射性铀尘沾污，再将本实施例中的去污剂铺展在沾污水泥板上，在实际应用中对铀尘的去污率为95%，辐射屏蔽率为75%。

Claims (5)

1.一种具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂，其特征在于，由以下质量百分比原料组成：复合成膜乳液：40~60%，纳米陶瓷分散液：5~30%，表面活性剂：0.5~15%，络合剂：0.5~10%，助剂0.5~5%；

其中，所述的复合成膜乳液由以下质量百分比组份复配而成：水溶性丙烯酸乳液50%，水溶性醋丙乳液20~40%，水溶性橡胶乳液10~30%；

所述表面活性剂是由烷基苯磺酸盐、脂肪醇酰硫酸盐、乙氧基化脂肪酸甲酯磺酸盐、仲烷基磺酸盐、醇醚羧酸盐中的一种或多种的混合；

所述的络合剂为氨基羧酸盐、羧基羧酸盐、醇胺类络合剂中的一种或多种的混合；

所述的助剂为分散剂、消泡剂和粘度调节剂的混合。

2.根据权利要求1所述的具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂，其特征在于，所述的纳米陶瓷分散液是由钨、钡、铝、镍、锌的氧化物或氮化物中的一种或多种经杂化处理制得纳米陶瓷粉体，再将纳米陶瓷粉体经球磨或超声波分散制备而成的纳米陶瓷分散浆液。

3.根据权利要求1或2所述的具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂，其特征在于，所述纳米陶瓷分散液是由纳米氧化铝、纳米氧化锌按质量比1:1组成。

4.根据权利要求1所述的具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂，其特征在于，所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，络合剂为乙二胺四乙酸二钠。

5.一种如权利要求1所述的具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按配比将称取的纳米陶瓷粉体、水、分散剂加入球磨罐中球磨10h，制得纳米陶瓷分散液，备用；

（2）按配比将称取的水、分散剂和消泡剂添加至分散缸中，转速调至150~200r/min，分散均匀，然后按配比依次加入水溶性丙烯酸乳液、水溶性醋丙乳液、水溶性橡胶乳液至分散缸中，调转速至800~1000r/min，制得复合成膜乳液，备用；

（3）按照配比称取表面活性剂和步骤（1）中制得的纳米陶瓷分散液加入至步骤（2）中制得的复合成膜乳液中，继续搅拌8~10分钟，转速800~1000r/min，制得混合液；

（4）按照配比称取络合剂加入至步骤（3）中制得的混合液中，继续搅拌5min，加入粘度调节剂调整粘度至650~850mPa·s，完成所述的具有去污和辐射屏蔽功能的压制去污剂的制备。