JP6983224B2 - 固体基材の表面上の有機層に含まれる汚染を除去するための吸引可能ゲル及び方法 - Google Patents

固体基材の表面上の有機層に含まれる汚染を除去するための吸引可能ゲル及び方法 Download PDF

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Description

本発明の目的は、固体基材の表面有機層に含まれる汚染、例えば放射能汚染を除去するゲルに関する。
より具体的には、「有機層」との用語は、有機材料からなる(構成される)、有機材料で作られた層を指すと理解される。
本明細書では、汚染(contamination)、例えば放射能汚染、汚染物質(contaminant)、例えば放射能汚染物質、又は汚染物質、汚染種、例えば放射能汚染物質、汚染種との用語は、互換的に使用される。
本発明によるゲルによって除去することができる汚染物質種は、特に、放射性の及び/又は化学的に有毒な汚染物質種、及び/又はそれらの形状/形態及び/又はそれらのサイズのために有毒な汚染物質種、例えば粉塵、微粒子、ナノ粒子、又は繊維などであり得る。
特に、本発明によるゲルは、固体基材の表面有機層に含まれるアスベストを除去するために使用することができる。
本発明はさらに、固体基材の表面有機層に含まれる汚染、例えば放射能汚染を除去する方法に関する。
この有機層は、有機材料からなる固体基材の汚染表面有機層であり得る。
より具体的には、この場合、汚染表面有機層は固体基材の一体部分であり、有機層と固体基材とは同一の有機材料から構成される。
有機材料からなるこの固体基材は、バルク固体基材、又は例えば塗料又はエポキシ樹脂の層、例えば(別の)固体基材の表面にコーティングを形成する塗料又はエポキシ樹脂の層などの層であり得る。
あるいは、この有機層は、固体基材の表面上に見られる汚染有機材料からなる層であってもよく、この層は、特に該表面を覆っている汚染有機材料のしみ(spot)/斑点(patch)又は離散(discrete)しみ/斑点、例えば該表面を汚している汚染ビチューメン又はオイルしみ/斑点の形態で存在する。
この場合、汚染表面層と固体基材とは同一の有機材料から構成されず、固体基材は金属、樹脂、塗料などの任意の材料から構成されてもよい。
本発明の技術分野は、一般に、これらの表面からの汚染を除去することを目的とした、例えば、いわゆる放射能汚染物質種などの汚染物質種の放射能除染などの、例えば表面の放射能除染などの除染の分野として定義することができる。
本発明は、特に、原子力施設及び設備の閉鎖(decommissioning)及び浄化の状況における、あるいは建物からのアスベスト除去の状況における汚染表面の除染に適用可能である。
原子力施設及び設備の閉鎖及び浄化の状況において、様々な除染ステップが必要である。
原子力施設に存在する材料の多様性並びにこれらの材料の表面状態は、除染作業を困難にし、処理方法及びプロセスをそれらの材料及び目的とする汚染に適合させる必要性を伴う。
特に、発生する最も重要な問題の1つは、エポキシ塗料又は樹脂などの汚染有機材料から構成される汚染有機マトリックスの除染、又は原子力施設の敷地内にしばしば存在する汚染ビチューメン又はオイルしみ/斑点などの汚染有機マトリックスの痕跡で汚れた表面の除染である。
主に、汚染が有機マトリックス内に埋め込まれて覆われている場合に、困難に遭遇する。
壁用塗料又はエポキシ樹脂などの有機マトリックスの除染のために今日使用されている除染方法及びプロセスは、特に、乾燥状態で使用されるか又は除染溶液及び/又は脱脂溶液で含浸された拭き取り繊維を利用する従来の表面洗浄技術、又は大抵非常に敏感である原子力環境において手作業で行われる拭き取り技術の使用を要求する。
かなり初歩的な機械的除染方法、プロセスも多数使用されている。これらは、例えば切断、研磨、酸洗などの技術を使用する除染方法、プロセスである。これらの技術は、実施するのが面倒で厄介であり、粉塵を発生させ、そして比較的厚い有機層に対してはあまり効果的ではないことが多い。
これらの機械的除染方法、プロセスは、今のところ最適化を受けており、現在では、例えばレーザ又は熱ランス(thermic lance)を使用する熱プロセスとしばしば組み合わされている。
それにもかかわらず、これらの最適化された機械的プロセスは、作業の煩わしさ及び要求の厳しい性質の観点から、比較的制限的であり続けている。加えて、熱プロセスの適用は、実施コストを著しく増加させる可能性がある。
他の除染方法、プロセスは、水性又は有機化学溶剤を使用する。これらの方法はまた、溶媒をこれらのマトリックスの表面に直接塗布することによって、汚染有機マトリックスの除染を可能にすることができる。
しかしながら、化学溶剤を使用するこれらの汚染除去方法、プロセスは、それらがかなりの量の汚染された排出物を生成するという事実のために、除染敷地では比較的ほとんど使用されていない。
原子力施設の表面を汚している汚染オイル又はビチューメンしみ、斑点などの汚染有機マトリックスの痕跡の除去に関しては、実際に、これらの有機マトリックスの痕跡は一般的に粘着性があり、その上にそれらが形成される支持体に固定されていることを考慮すると、適切な汚染除去方法、プロセスは依然として存在しない。汚染ビチューメンしみ/斑点の場合、特にそうである。
基材上の不安定な粉塵を回収する能力を提供する吸引システムは確かに存在するが、これらのシステムは粘着性堆積物には適していない。さらに、これらの吸引システムの操作上の使用に続いて、スクラバー乾燥機が一般的に使用されるが、それはかなりの量の排出物を生成する。
最後に、強く付着するしみ/斑点については、拭き取り繊維の使用又は掻き取りを含む厄介で面倒な洗浄操作を伴う人間の介入が必要とされる。
有機溶媒の使用を記載している従来技術の文献の中で、特許文献5を挙げることができる。
本文献は、固体表面を処理する処理方法、特に固体表面の硬化処理及び/又は予防処理に適した防汚処理方法に関する。この方法は、特に落書き及びタグの除去及び/又は防止を意図している。
この方法によれば、奇数酸エステルと呼ばれるエステルであるカルボン酸の少なくとも1つのエステルを含む組成物が表面に塗布される。この組成物は、マイクロエマルジョンの形態であり得る。
本文献には、この組成物がゲルの形態であり得るという言及も示唆もない。
ゲルの形態の有機溶媒の使用を記載している従来技術の文献の中で、特許文献3を挙げることができる。
本文献は、不活性ゲルマトリックスからなりその中に非水性液体溶媒が捕捉されている、ビチューメン、タール、ワックス及びチューインガムなどの、可溶である長鎖化合物を除去するための洗浄組成物に関する。
ゲルのマトリックスは、例えばシリカ又は粘土によって形成されるが、アルミナによっては形成されない。
溶媒は、飽和及び不飽和炭化水素、アルコール、グリコール、アルデヒド、ケトン、エーテル、テルペン、フタレート、エステル、又はハロゲン化炭化水素の中から選択することができる。
本文献に記載されているゲルは、吸引可能ゲルとして認定できるゲルではない。
さらに、本文献には、ゲルを適用するか又は操作上実施するために使用される方法についての記載はない。
本文献に示されている唯一の例は、その組成が一般にエポキシ樹脂又は塗料から構成される汚染表面層の組成から、及び一般的に汚染オイル又はビチューメンから構成される汚染有機材料のしみ/斑点の組成から非常に遠いチューインガムの除去に関する。
さらに、本文献の開示において除去されるチューインガムなどの長鎖化合物は、汚染物質種、例えば放射能汚染物質種により汚染されておらず、従ってそのような種を含まない。
最後に、本文献において、有機材料の層に含まれる放射能汚染などの汚染を除去するという特定の問題を解決するためにそこに記載されているゲルを使用することができる、との言及も示唆もない。
さらに、核除染の面においては、乾燥廃棄物の粉末状の性質に関連する問題を克服し、ゲルを操作上実施することを含む方法の有効性を高めることを可能にするゲル化処方が、特許文献1及び特許文献2の主題であった。
これらの文献は、吸引可能であり直接包装及び貯蔵され得る非粉末フレークの形態で放射能汚染を捕捉し閉じ込めながら、噴霧され、次いで破砕により乾燥され得るように具体的に処方された、「吸引可能ゲル」(「真空吸引可能ゲル」)と呼ばれる無機コロイドゲルについて記載している。
特許文献1は、一般的にはシリカ又はアルミナである無機増粘剤と、例えば水酸化ナトリウム又はカリ(potash)などの無機酸又は塩基である活性処理剤と、任意の、Ce(IV)、Co(III)、又はAg(II)などの強酸媒体中で1.4Vを超える通常の酸化−還元又は酸化還元電位Eを有する酸化剤と、を含むコロイド溶液からなるゲルを記載している。
特許文献2は、一般的にはシリカ又はアルミナである無機増粘剤と、界面活性剤と、無機酸又は塩基と、任意の、Ce(IV)、Co(III)、又はAg(II)などの強酸媒体中で1.4Vを超える通常の酸化−還元又は酸化還元電位Eを有する酸化剤と、を含むコロイド溶液からなるゲルを記載している。
これらの無機コロイドゲルは、それらの組成物中に使用される種々の異なる成分のために、汚染表面上へのそれらの噴霧を可能にし、続いて垂直であっても流れ落ちることなくこの表面へのそれらの付着を可能にする流動性(rheology)を有する。
従って、これにより、基材の機械的特性を変えることなく、汚染物質と活性除染剤との間で長期間の接触を生じさせることが可能になる。
その噴霧に続いて、ゲルは乾燥され、破砕され、そして「フレーク」と呼ばれる乾燥残渣を生成し、それは基材に付着し、その後、直接包装するためにブラッシング又は吸引によって除去される。
従って、これらの吸引可能ゲルを使用する除染方法及びプロセスは、液体排出物を発生させず乾燥固体残渣をほとんど発生させない乾式プロセスを使用する除染方法である。実際に、これらの乾燥固体残渣は、平均して、最初に噴霧されたゲルの重量の4分の1にすぎない。さらに、これらの方法は、噴霧及びそれに続く乾燥残渣の吸引による実施の容易さにより、そしてゲルの乾燥中に作業員の存在が必要とされないという事実のために、作業員の放射能汚染への暴露時間を制限する。
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載されているゲルは、有機基材であるか他のタイプの基材であるかにかかわらず、基材の表面に見られる放射能汚染の除去を特に意図している。この放射能汚染は、有機材料の層内に含まれていない。
これらの文献に記載されているゲルは、如何なる方法においても、有機材料の層に含まれる、例えば放射能汚染などの汚染の除去に特に適合されておらず、あるいは、有機材料の層に含まれる、例えば放射能汚染などの汚染の除去に適合させることさえできない。
特許文献1及び特許文献2において、これらの文献に記載されているゲルが、有機マトリックス内に統合された有機材料の層に含まれる放射能汚染などの汚染を除去するという極めて特殊な問題を解決する手段を提供するということは、言及も示唆もされておらず、これは、表面上の放射能汚染などの汚染を除去する問題とは全く異なる問題である。
本発明者らは、特許文献1及び特許文献2に記載されている吸引可能ゲルが、それらは表面核除染に分野においてステンレス鋼などの鋼、アルミニウム又は鉛のような材料で作られた表面上で長年使用されてきたが、有機マトリックス内に組み込まれた有機材料の層に含まれる放射能汚染などの汚染の除去に関して、換言すれば、壁塗料/塗装又はビチューメンしみ/斑点などのタイプの有機マトリックスの除染に関する場合、全く効果的ではなかったことを示している。
特許文献6は、「吸引可能」、「真空吸引可能」生物学的除染ゲル、及びこのゲルを使用する表面の生物学的除染のための除染方法に関する。
このゲルは、少なくとも1種の無機増粘剤と、少なくとも1種の生物学的除染剤と、少なくとも1種の超吸収性ポリマーと、少なくとも1種の界面活性剤とを含み、残りが溶媒である、コロイド溶液からなる。
特許文献7は、酸化性アルカリの「吸引可能」生物学的除染ゲル、及びこのゲルを使用する表面の生物学的除染方法に関する。
このゲルは、少なくとも1種の無機増粘剤と、水酸化ナトリウムなどの特定の鉱物質塩基と次亜塩素酸ナトリウムなどの塩基性媒体中で安定な特定の酸化剤との組み合わせからなる活性生物学的除染剤と、任意の界面活性剤とを含み、残りが溶媒である、コロイド溶液からなる。さらに、このゲルは超吸収性ポリマーを全く含まない。
しかしながら、特許文献6及び特許文献7に記載されているゲルは、特に表面の事後除染と呼ばれる、表面の生物学的除染を特に意図している。この生物学的汚染は、有機基材であるか他のタイプの基材であるかにかかわらず、基材の表面上に見られる。この生物学的汚染は、有機材料で作られた層内には含まれていない。
これらの文献に記載されているゲルは、如何なる方法においても、有機材料の層に含まれる、例えば放射能汚染などの汚染の除去に特に適合されておらず、あるいは、有機材料の層に含まれる、例えば放射能汚染などの汚染の除去に適合させることさえできない。
特許文献6及び特許文献7において、これらの文献に記載されているゲルが、有機マトリックス内に組み込まれた有機材料の層に含まれる放射能汚染などの汚染を除去するという極めて特殊な問題を解決する手段を提供するということは、言及も示唆もされておらず、これは、表面上の生物学的汚染を除去する問題とは全く異なる問題である。
特許文献4は、落書きを除去するための吸引可能ゲル及び落書きを除去する方法に関する。
このゲルは、有機増粘剤と、特にアルキルアセテートから選択される1種以上の有機溶媒と、任意の界面活性剤と、任意の少なくとも1種の染料及び/又は顔料と、を含むコロイド溶液からなる。
しかしながら、特許文献4に記載されているゲルは、汚染を含まない、例えば放射能汚染を含まない落書きの除去を特に意図している。
これらの文献に記載されているゲルは、如何なる方法においても、有機材料の層に含まれる、例えば放射能汚染などの汚染の除去に特に適合されておらず、あるいは、有機材料の層に含まれる、例えば放射能汚染などの汚染の除去に適合できそうにもない。
特許文献4において、これらの文献に記載されているゲルが、有機マトリックス内に組み込まれた有機材料で作られた層に含まれる放射能汚染などの汚染を除去するという極めて特殊な問題を解決する手段を提供するということは、言及も示唆もされておらず、これは、落書きを除去するという問題とは全く異なる問題である。
仏国特許出願公開第2827530号明細書 仏国特許出願公開第2891470号明細書 国際公開第99/09134号明細書 仏国特許出願公開第3027310号明細書 仏国特許出願公開第2957929号明細書 仏国特許出願公開第2962046号明細書(国際公開第2012/001046号明細書) 仏国特許出願公開第3003763号明細書(国際公開第2014/154818号明細書)
従って、上記に照らして、有機マトリックス内に組み込まれた有機材料で作られた表面層に含まれる放射能汚染などの汚染を除去する吸引可能ゲル及び方法が必要である。
換言すれば、有機材料からなる表面、例えば塗料又はエポキシ樹脂からなる表面、又は汚染有機材料、例えば原子力施設だけではないが特にそこで見つけることができるビチューメン又はオイルしみ/斑点などで汚れた表面を除染することができる吸引可能ゲル処方が必要である。
本発明の目的は、とりわけ、これらの要求を満たす吸引可能ゲルを提供することである。
本発明の目的は、依然として、特許文献1及び特許文献2で記載されているゲルなどの従来技術のゲルの欠点、欠陥及び不利益を有さず、そして従来技術のゲルの問題を解決する吸引可能ゲルを提供することである。
本発明によれば、この目的及びさらに他の目的は、固体基材の表面上の有機材料からなる層に含まれる放射能汚染物質種などの汚染物質種を除去するための吸引可能ゲルによって達成され、それは、
−ゲルの総重量に対して1〜25重量%、好ましくは5〜20重量%、例えば10重量%の少なくとも1種の無機増粘剤;
−ゲルの総重量に基づいて13〜99重量%、好ましくは80〜95重量%、例えば90重量%のテルペンの中から選択される1種以上の有機溶媒;
−任意の、ゲルの総重量に基づいて1〜40重量%、好ましくは10〜20重量%のエタノール;
−任意の、ゲルの総重量に基づいて0.01〜10重量%の少なくとも1種の染料及び/又は顔料;
−任意の、ゲルの総重量に基づいて0.1〜2重量%の少なくとも1種の界面活性剤(表面活性薬);
−任意の、ゲルの総重量に基づいて0.1〜10重量%、好ましくは1〜5重量%の、汚染物質種を抽出するための少なくとも1種の抽出剤(エクストラクタント)、例えば、好ましくはゼオライト及び粘土から選択される放射性核種を抽出するための少なくとも1種の抽出剤;
を含む、好ましくはこれらからなる、コロイド溶液からなる。
ゲルの構成成分である全ての成分の重量%の合計は、明らかに100重量%である。
本発明によるゲルは、従来技術において全く開示されていない。
用語「ゲル」の意味は、当業者には完全に明らかであり、そして広く受け入れられている意味を有する。
しかしながら、一般に、ゲルは0.1Pa・s以上の粘度を有し得ると考えられる。
本発明によるゲルは、第一に、それが「吸引可能ゲル」と呼ばれるゲルであるという点で基本的に定義される。
用語「吸引可能ゲル」(「真空吸引可能ゲル」)は、本明細書において上記で既に述べたように、この技術分野において一般的に使用されている用語であり、従って広く受け入れられている意味を有する。
吸引可能ゲルは、吸引可能ではないゲルとは本質的に異なる。
次に、本発明によるゲルは、テルペン及びそれらの混合物の中から選択される1種以上の特定の有機溶媒を含むことを特徴とする。
テルペンの中から選択されるこの/これらの溶媒は、本発明によるゲルの活性成分を構成する。それらは、汚染表面層中の有機材料の溶解を可能にする。
テルペンである本発明によるゲルの特定の溶媒の固有の性質のおかげで、本発明によるゲルは:
−最終的な固体廃棄物、すなわち吸引可能フレークの形態である乾燥後のゲルにおいて、汚染と同じ方法で組み込まれたと判明している例えばしみ/斑点の形態である汚染有機マトリックスを完全に溶解すること;
−例えば数ミクロンを超えて汚染された表面有機層を溶解することによって攻撃し、ゲル内、従って最終的な固体廃棄物、すなわち乾燥後のゲル内に溶解された層及び存在する汚染物質を組み込ませること;
を可能にする。
テルペンの中から選択される、本発明によるゲルのこの/これらの溶媒は、毒性がほとんどなくほぼ有毒ではない(又は毒性がなく有毒ではない)。
換言すれば、本発明によれば、本発明によるゲルを操作上実施する作業者を保護するために、ゲルの溶媒は、最も毒性が低く最も有害でない、又は実際に非毒性でありかつ有害ではない溶媒の中から特に選択されることを確実にするように、注意が払われている。
これもまた、本発明によるゲルを、例えば毒性のある又は有毒なガソリンなどの溶媒が操作上実施されている従来技術で言及されている多数のゲルから根本的に識別する、別の特徴である。
本発明によるゲルのこの/これらの1種以上のテルペン溶媒は、さらに、ほとんど又は全く吐き気又は不快感のない臭いを放つ溶媒である。
換言すれば、本発明によるゲルの溶媒は、最も吐き気を催さないか、最も不快感を生じさせないか、又は実際に全く吐き気又は不快感のない臭いを有する溶媒の中から選択されることを確実にするように、最大の注意が払われている。
別の言い方をすれば、本発明によるゲルの溶媒は、非常に限られた「悪臭」を放つか、あるいは全く放たない溶媒の中から選択される。
さらに、本発明によるゲルの溶媒又はテルペン溶媒の混合物は、一般に、ゲルの良好な乾燥時間と適合する揮発性、すなわち、高すぎない乾燥速度、従って、層の有機材料の少なくとも部分的な溶解、汚染の吸収を確実にするのに十分な乾燥時間、例えば約20時間の乾燥時間などを確実にする揮発性を有する。
ゲル中のエタノールの存在は、所望ならば、乾燥時間を例えば約5時間に減らすことを可能にする。
上記のテルペンの大部分は揮発性が低く、あまり揮発しないため、本発明によるゲルにおいて単独で使用する場合、十分な乾燥時間、例えば約20時間の乾燥時間を得ることが可能になる。
やはり、ゲル中のエタノールの存在は、1種以上の低揮発性テルペンとの組み合わせで、所望ならば、乾燥時間を約5時間に減らすことを可能にする。
しかしながら、上記のうちの特定のテルペンは、高い揮発性を有し、あまりにも速く乾燥するゲルを提供し、そしてそれらが本発明によるゲルにおいて単独で使用される場合に十分な実質的な乾燥時間を得るのに役立たないが、これは、例えばオシメンの場合である。
オシメンなどの高い揮発性を有するこれらのテルペン溶媒は従って、一般に、十分な乾燥時間を得るために、低い揮発性を有する(リモネンなどの)別のテルペン溶媒と組み合わせで、混合して使用される。
ゲルの乾燥を「減速」させ、そして良好な乾燥時間、十分な乾燥時間に達することを可能にするのは、まさに、そのような高揮発性テルペン溶媒と低揮発性の別のテルペン溶媒との組み合わせである。
同様に、溶媒の揮発性又はテルペン溶媒の混合物の揮発性が、場合によりエタノールと組み合わせて、ゲルがあまりにもゆっくりと乾燥しないように、そしてその乾燥時間が長すぎないように、例えば8時間を超えないようにすることを確実にすることが、一般に必要とされる。
当業者は、上記のテルペンから選択される本発明によるゲルの溶媒の中で、長すぎず例えば8時間を超えない乾燥時間を有する処方を規定するために、揮発性の低い溶媒と揮発性の高い溶媒とを容易に識別することができる。
さらに当業者は、エタノールが高い揮発性を有する溶媒であることも知っている。
本発明による好ましいゲルは、ゲルの総重量に基づいて35〜98重量%、好ましくは60〜85重量%、例えば70重量%の、例えばd−リモネン、l−リモネン、α−ピネン又はβ−ピネンの中から選択される1種以上のテルペンと、ゲルの総重量に基づいて1〜25重量%、好ましくは5〜20重量%、例えば10重量%の、好ましくはアルミナの中から選択される無機増粘剤と、ゲルの総重量に基づいて1〜40重量%、好ましくは10〜20重量%、例えば19〜20重量%のエタノールとを含む、好ましくはこれらからなる、コロイド溶液からなる。
驚くべきことに、テルペンである本発明によるゲルの有機溶媒は、毒性がほとんど(又は全く)なく(ほぼ)有毒でない溶媒の中から選択されるが、これらの溶媒は単独で又は混合した状態で、この物質が例えば樹脂塗料などであるかどうかにかかわらず、例えば放射能汚染などの汚染を含む有機層の材料を溶解するための高い有効性を示す。
換言すれば、テルペンから選択される本発明によるゲルの溶媒は、比較的毒性が低く、有機材料に対する強い溶解性並びに脱脂性を有する。
テルペンは、特にテルペン炭化水素、酸素化テルペン化合物、及び異性体、特にその光学異性体の中から選択することができる。
ゲルの1種以上のテルペンもまた、この材料の最も効果的な溶解をもたらすように、汚染層を構成する有機材料の性質に基づいて選択される。
用語「テルペン」はまた、異性体、特にその光学異性体も含むと理解される。
特に挙げることができるテルペンの中には、オシメン、α−ピネン、β−ピネン、リモネン、メントール、メントン、テルピネオール、イソボルネオール、カンフル、ネロール、シトロネラル、シトロネロール、ミルセン、ミルセノール、リナロール、ゲラニオール、特にそれらの光学異性体である異性体がある。
本発明によるゲルは、テルペンの中から選択される有機溶媒として、好ましくはテルペンの中から選択される唯一の有機溶媒として、d−リモネンを含む。
確かに、d−リモネンは、全てのテルペンの中で、有機材料に対して、特にビチューメンに対して最高の可溶化力を有する。
本発明による特に好ましいゲルは、ゲルの総重量に基づいて35〜94重量%、好ましくは65〜83重量%、さらにより好ましくは70〜80重量%、例えば67重量%のd−リモネンと、ゲルの総重量に基づいて1〜40重量%、好ましくは10〜20重量%、例えば19〜20重量%の、乾燥時間を調整することを可能にするエタノールと、を含む。
本発明によるゲルは、上で列挙した要求を満たし、特に吸引可能である間に、有機材料の層に含まれる汚染、例えば放射能汚染を除去することを可能にする。
特に、本発明によるゲルは、塗料又はエポキシ樹脂のような種類の有機材料からなる表面、あるいはビチューメン又はオイルしみ/斑点などの汚染有機材料で汚れた表面の効果的な除染を可能にする。
従来技術で述べられたゲルとは対照的に、本発明によるゲルは、それが含有する特定の溶媒によって、汚染物質、例えば放射能汚染物質を含む有機材料を完全に又は部分的に溶解させ、汚染物質、例えば放射能汚染物質を含む溶解された有機材料をゲル内に組み込むことによって、除染、例えば放射能除染を確実にする。
本発明によるゲルは、処理される層が汚染有機材料からなる固体基材の汚染表面層であるか、あるいは処理される層が基材の表面のコーティングを形成する層などの汚染有機材料からなる層であるか、あるいはまた処理される層が、基材の表面上に見られる汚染有機材料からなり、特に該表面を汚している汚染有機材料のしみ/斑点、例えば該表面を汚しているオイル又はビチューメン又は汚染グリースのしみ/斑点の形態である層であるかにかかわらず、同じ有効性を有する。
処理される層が特に表面を汚す汚染有機材料のしみ/斑点の形態で存在するこの後者の場合、本発明によるゲルは、この表面の材料にかかわらず、そして該表面の表面状態、この表面が滑らかであるか粗いか緻密であるか又は多孔性であるかとは無関係に、優れた有効性を有する。以下に提供する実施例は、本発明によるゲルが、多孔質コンクリート表面と同様に、この表面から汚染ビチューメンしみ/斑点を除去することによって緻密なエポキシ樹脂表面を除染するのにまさに有効であることを示す。
本発明によるゲルは、汚染有機層中に存在する汚染物質、汚染、例えば放射能汚染を、該有機層を除染するためにゲル中に、そしてその結果として乾燥ゲルからなる最終的な固体廃棄物中に移動させるのに役立つ。
本発明によるゲルは、既に上で示したように、特許文献1、2、6、7及び4に記載されているゲルなどの吸引可能ゲルと呼ばれるゲルに固有の上述の有利な特性を全て有する吸引可能ゲルであるが、本発明によるゲルでは、有機材料で作られた表面層に含まれる放射能汚染などの汚染の除去がもたらされるためゲルの組成はその結果として適合される、という根本的な違いがある。
先に示したように、これらの特許文献1、2、6及び7に記載されているゲルは、基材の表面に見られる放射能汚染又は生物学的汚染を除去するために特別に設計された水性ゲルであり、その溶媒及び活性除染剤は、本発明によるゲルのものとは全く異なる。
特許文献1、2、6及び7において、これらの文献に記載されているゲルを有機材料で作られた表面層に含まれる汚染、例えば放射能汚染の除去に使用するためにそれらをこのような実質的な方法で変更することを当業者に導き得るような指示はない。
同様に、特許文献4に記載されているゲルは、基材の表面上に汚染、特に放射能汚染を含まない落書きの除去のために特別に設計されたゲルである。
特許文献4に記載されているゲルは単に落書きを溶解する作用を有しており、ゲル中に含まれる汚染、例えば放射能汚染をゲル内へ移送、移動させる作用は有していない。
特許文献4において、この文献に記載されているゲルを有機材料で作られた表面層に含まれる汚染、例えば放射能汚染に使用するためにそれを変更することを当業者に導き得るような指示はない。
本発明によるゲルは、その活性成分が有機材料の全体的又は部分的溶解を可能にし、そしてそのレオロジーが好ましくは処理すべき表面上への噴霧による塗布に適している、コロイドゲルである。
本発明によるゲルの利点の1つは、噴霧によって非常に容易に塗布することができるという点にある。
本発明によるゲルは、剥離溶解活性剤(stripping,dissolving active agent)、すなわち溶媒と、有機材料、例えば塗料との間の接触時間を延長しながら次第に乾燥され、そしてブラッシング/吸引の手段により表面から容易に剥離されるフレーク−吸引可能ゲルの専門語−を形成するため、汚染、例えば放射能汚染、及び溶解された有機材料を除去する。有機材料の層がしみ、斑点又は離散しみの形態で存在する場合、汚染有機材料の斑点が固体基材の表面を汚し、例えば汚染オイル又はビチューメンしみの形態では、斑点が固体基材の表面を汚し、これは固体基材の材料を変えることなく達成される。
従って、洗浄作業者は、乾燥中に物理的に存在したり、溶媒を使用して表面を苦労してこすったりしなくても、他の表面を処理しながら、処理すべき表面にゲルを作用させることができる。
要約すると、本発明によるゲルは故に、上記で言及した要求の全てを満たし、そしてそれらは、「吸引可能」ゲルと呼ばれるゲルの公知の有利な性質の全てを示す。
換言すれば、テルペン及びそれらの混合物から選択される本発明によるゲルの特定の溶媒との1種以上の無機増粘剤の相乗的とも言える組み合わせは、ゲルが有するレオロジー特性、並びに、有機材料の溶解性、吸収性、汚染、例えば放射能汚染のゲル内への移動性、及び優れた乾燥性、さらには乾燥ゲルの容易な吸引可能性を得ることを可能にする。
本発明によるゲルは、一般的に有機の増粘剤を有さない専ら鉱物質、無機の増粘剤を含むが、有機ゲルとして認定され得る。
実際、本発明によるゲルの有機物含有量は高く、少なくとも70重量%に等しく、例えば90重量%に等しいが、なぜなら、それは少なくとも70重量%、例えば90重量%の有機溶媒を含むからである。
本発明によるゲルはコロイド溶液であり、そのことは、その一次基本粒子が一般に2〜200nmのサイズを有する増粘剤の鉱物質、無機の固体粒子を本発明によるゲルが含むことを意味する。これらの鉱物質の無機固体粒子は、その幾何学的形状、形状、及びサイズにかかわらず、そして処理すべき層の場所とは無関係に、溶液のゲル化、従って処理すべき表面への付着を可能にするための増粘剤の役割を果たす。
有利には、無機増粘剤は、アルミナなどの金属酸化物、シリカなどの半金属酸化物、金属水酸化物、半金属水酸化物、金属オキシ水酸化物、半金属オキシ水酸化物、アルミノケイ酸塩、スメクタイトなどの粘土、及びそれらの混合物の中から選択され得る。
特に、無機増粘剤は、アルミナ(Al)及びシリカ(SiO)の中から選択することができる。
無機増粘剤は、ただ1つの単一のシリカもしくはアルミナ又はそれらの混合物、すなわち、2種以上の異なるシリカの混合物(SiO/SiO混合物)、2種以上の異なるアルミナの混合物(Al/Al混合物)、あるいは、1種以上のシリカと1種以上のアルミナとの混合物(SiO/Al混合物)を含んでもよい。
有利には、無機増粘剤は、焼成シリカ(pyrogenic silica)、沈降シリカ、親水性シリカ、疎水性シリカ、酸性シリカ、Rhodia社によって市販されているシリカTixosil(登録商標)73などの塩基性シリカ、及びそれらの混合物の中から選択され得る。
酸性シリカの中では、特に、CABOT社によって市販されている焼成シリカ又はヒュームドシリカ「Cab−O−Sil」(登録商標)M5、H5又はEH5シリカ、及び商品名AEROSIL(登録商標)でEVONIK INDUSTRIES社によって市販されている焼成シリカを挙げることができる。
これらの焼成シリカの中で、最小の鉱物質担持に対して最大の増粘特性を提供する、380m/gの比表面積を有するシリカAEROSIL(登録商標)380が好ましい。
使用されるシリカはまた、例えばケイ酸ナトリウム及び酸の溶液を混合することによる湿式処理によって得られる沈降シリカと呼ばれるシリカであってもよい。好ましい沈降シリカは、商品名SIPERNAT(登録商標)22LS及びFK310でEVONIK INDUSTRIES社により、あるいは商品名TIXOSIL(登録商標)331でRHODIA社により市販されており、後者は、その平均比表面積が170〜200m/gの間に含まれる沈降シリカである。
有利には、無機増粘剤は、沈降シリカと焼成シリカとの混合物からなる。
特に好ましい増粘剤は、アルミナの中から選択される。実際、テルペン及びそれらの混合物から選択される本発明によるゲルの特定の溶媒との1種以上のアルミナの組み合わせは、さらに良好なレオロジー特性、並びに、有機材料の溶解性、吸収性、汚染、例えば放射能汚染のゲル内への移動性、及び優れた乾燥性、さらには乾燥ゲルの容易な吸引可能性を有するゲルを得ることを可能にすることが見出された。
特に、ゲルのレオロジー特性は、特許文献3に記載されているゲルのように、ゲルが無機増粘剤としてシリカ又は粘土よりもむしろ1種以上のアルミナを含む場合に、より良好である。
アルミナは、か焼アルミナ(calcined alumina)、粉砕(milled)か焼アルミナ、焼成アルミナ、及びそれらの混合物の中から選択することができる。
焼成アルミナは特に好ましいが、なぜなら、これらの焼成アルミナにおいて、特にこれらの焼成アルミナが微細な(fine)粒度分布、すなわち一般に10nm〜100nmである粒径分布を有する場合、上述のゲルの特性、特にレオロジー特性がさらに良好であるからである。
一例として、微細な焼成アルミナである商品名「Aeroxide(登録商標)Alu C」でEVONIK INDUSTRIES社により市販されている製品を挙げることができる。
有利な方法では、本発明によれば、無機増粘剤は、ゲルの総重量に基づいて一般に1〜25重量%、好ましくは5〜25重量%を占める1種以上のアルミナからなる。
この場合、1種以上のアルミナは、30分〜24時間以内に平均で20℃〜50℃の間に含まれる温度及び20%〜60%の間の相対湿度でゲルを確実に乾燥させるために、ゲルの総重量に基づいてより好ましくは5〜20重量%、さらにより好ましくは7〜15重量%、例えば10〜14重量%の濃度である。
鉱物質増粘剤の性質は、特にそれが1種以上のアルミナからなる場合には、意外なことに、本発明によるゲルの乾燥性及び得られる残渣の粒度分布、粒径分布に影響を及ぼす。
実際には、乾燥ゲルは、制御されたサイズ、より正確にはミリメートルサイズの固体フレークの粒子の形態で存在し、特に本発明の上述の組成により、特に増粘剤が1種以上のアルミナからなる場合、そのサイズは一般に1〜10mm、好ましくは2〜5mmの範囲である。
粒子のサイズは一般にそれらの最大寸法に対応することが特に明確にされている。
換言すれば、本発明によるゲルの鉱物質固体粒子、例えばシリカ又はアルミナのような種類のものは、それらの増粘作用に加えて、ゲルの乾燥中に基本的な役割も果たすが、なぜなら、それらは、フレークの形態の乾燥廃棄物を達成するためのゲルの破砕を確実にするからである。
本発明による特に好ましいゲルは:
−ゲルの総重量に基づいて1〜25重量%、好ましくは5〜25重量%、より好ましくは5〜20重量%、さらに好ましくは7〜15重量%、例えば10〜14重量%の少なくとも1種のアルミナ、好ましくは少なくとも1種の焼成アルミナ、より好ましくは少なくとも1種の微細な粒度分布、粒径分布を有する焼成アルミナ;
−ゲルの総重量に基づいて35〜94重量%、好ましくは65〜83重量%、より好ましくは70〜80重量%、例えば67重量%のd−リモネン;
−ゲルの全重量に基づいて1〜40重量%、好ましくは10〜20重量%、例えば19〜20重量%のエタノール;
を含む、すなわち好ましくはこれらからなる、コロイド溶液からなる。
やはり、全く明らかに、ゲルを構成する全ての成分の重量%の合計は、100重量%である。
このようなゲルは意外にも、特に有利な特性の組み合わせ、すなわち、本質的にd−リモネンによる有機材料の可溶化のための優れた有効性、特に優れた可溶化力、並びに、アルミナ、特に焼成アルミナによる乾燥残渣特性の優れたレオロジー、乾燥性、及び形態を有する。
エタノールの添加はまた、乾燥時間を自由に調整することを可能にする。
本発明によるゲルはまた、任意に、少なくとも1種の染料及び/又は少なくとも1種の顔料を含んでもよい。
有利には、顔料は鉱物質顔料である。これに関して、国際公開第2014/154817号を参照することができる。
本発明による除染ゲルに組み込まれる鉱物質顔料に関して、制限はない。
一般に、鉱物質顔料は、ゲル中で安定な鉱物質顔料の中から選択される。
「安定な顔料」との用語は、一般に、最低6ヶ月間のゲルの貯蔵の間に、顔料が経時的にその色の安定した変化を示さないことを指すと理解されている。
この顔料の色に関して制限はなく、それは一般にゲルに転写される色である。この顔料は、黒、赤、青、緑、黄、オレンジ、紫、茶色など、さらには白色であってもよい。
従って、ゲルは一般に、それが含む顔料の色と同一の色を有する。しかしながら、求められてはいないが、それが含む顔料の色とは異なる色をゲルが有することは可能である。
顔料は、特にそれが白色の場合、一般に無機増粘剤とは異なる。
有利には、鉱物質顔料は、その上にゲルが塗布される除染すべき表面の色とは異なる色をゲル(すなわち、乾燥前の湿潤状態のゲル)に与えるように選択される。
有利には、無機顔料は微粉化顔料であり、無機顔料の粒子の平均サイズは0.05〜5μm、好ましくは0.1〜1μmであり得る。
顔料が微粉化されているという事実は、それがゲルのレオロジー及びその噴霧能力(「噴霧性」)を変えるのを防ぐという目的に役立つが、なぜなら、顔料がこのようにして同じマイクロメートルサイズ、一般にアルミナ骨材などの無機増粘剤のサイズを有するからである。
有利には、鉱物質顔料は、金属及び/又は半金属酸化物、金属及び/又は半金属水酸化物、金属及び/又は半金属オキシ水酸化物、金属のフェロシアン化物及びフェリシアン化物、金属のアルミン酸塩、並びにそれらの混合物の中から選択される。
好ましくは、無機顔料は、酸化鉄、好ましくは微粉化酸化鉄、及びそれらの混合物から選択される。
酸化鉄は異なる色を有していてもよく、例えばそれらは黄、赤、紫、オレンジ、茶、又は黒色であってもよい。
実際、酸化鉄顔料は、優れた隠蔽力並びに酸及び塩基に対する高い耐性を有することが知られている。
除染ゲル内への組み込みのために、酸化鉄は安定性及び着色力に関して最高の性能を有する。従って、0.1重量%、さらには0.01重量%の酸化鉄含有量でも、ゲルの特性を変えることなくゲルを強く着色するのに十分である。
既に上で述べたように、酸化鉄顔料が好ましくは微粉化されているという事実は、それがゲルのレオロジー及びその噴霧能力(「噴霧性」)を変えるのを防ぐという目的に役立つが、なぜなら、顔料がこのようにして同じマイクロメートルサイズ、すなわち、一般にアルミナ骨材などの無機増粘剤のサイズを有するからである。
微粉化酸化鉄は、Rockwood(登録商標)社からFerroxide(登録商標)の商品名で入手可能である。
とりわけ、平均粒径0.1μmの微粉化赤色酸化鉄であるFerroxide(登録商標)212M、及び平均粒径0.5μmの微粉化赤色酸化鉄であるFerroxide(登録商標)228Mを挙げることができる。
酸化鉄に加えて及び/又はその代わりに、金属又は半金属の他の着色酸化物又は水酸化物を、ゲルのpHに応じて、本発明によるゲル内に組み込むことができ、特に、オレンジ色である酸化バナジウム(V)、黒色である酸化マンガン(MnO)、青色又は緑色である酸化コバルト、及び希土類酸化物を挙げることができる。しかしながら、酸化鉄は上記の理由で好ましい。
オキシ水酸化物の中では、針鉄鉱、すなわち高度に着色されたオキシ水酸化鉄FeOOHを挙げることができる。
金属フェロシアン化物の例としては、プルシアンブルー、すなわちフェロシアン化第二鉄が挙げられ、アルミン酸塩の例としては、コバルトブルー、すなわちアルミン酸コバルトが挙げられる。
本発明によるゲル内への鉱物質顔料の組み込みは、その上にゲルが塗布される基材にかかわらず、湿潤ゲル、次いで乾燥残渣をより良く見ることを可能にする。
ゲルは任意に、さらに、少なくとも1種の界面活性剤(すなわち、単一の界面活性剤又は界面活性剤の混合物)を含んでもよく、好ましくはこれ又はこれらの界面活性剤は、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドのブロックコポリマーのようなブロックコポリマー、及びエトキシル化脂肪酸などの非イオン性界面活性剤;及びそれらの混合物の中から選択される。
この種類のゲルについては、界面活性剤は好ましくは、BASF社によってPLURONIC(登録商標)の商品名で市販されているブロックコポリマーである。
PLURONIC(登録商標)は、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドのブロックコポリマーである。
これらの界面活性剤は、ゲルのレオロジー特性、特に生成物のチキソトロピー性及びその粘度を回復させる時間に影響を及ぼし、そしてまた、流出の外観を防止する。
さらに、界面活性剤はまた、乾燥廃棄物の付着を制御すること、及び廃棄物が非粉末状であることを確実にするために乾燥残渣フレークのサイズを制御することを可能にする。
ゲルは、任意に、ゲルの総重量に基づいて0.1〜10重量%、好ましくは1〜5重量%の、汚染物質種を抽出するための少なくとも1種の抽出剤、例えば、好ましくはゼオライト及び粘土から選択される、放射性核種を抽出するための少なくとも1種の抽出剤をさらに含み得る。
汚染物質種が放射性核種である場合、ゼオライト又は粘土などのこの任意の抽出剤を使用することができるが、例えば金属、有毒金属又は重金属などの放射性核種以外の汚染物質種の場合にもこの任意の抽出剤を使用することができる。
本発明はまた、固体基材の表面上の有機材料からなる層に含まれる汚染物質種、例えば放射能汚染物質種を除去する方法に関し、少なくとも1つのサイクルは、以下の一連のステップ:
a)有機材料からなる該層の上に上記のような本発明によるゲルを塗布するステップ;
b)有機材料からなる層の有機材料をゲルに部分的又は完全に溶解させ、汚染物質種、例えば放射能汚染物質種を(汚染物質種がゲル内に移動するように)ゲルに吸収させ、かつ、ゲルを乾燥させて、溶解された有機材料からなる層の有機材料と、汚染物質種、例えば放射能汚染物質種とを含む乾燥固体非粉末状(非粉状)残渣を形成するために十分な時間に少なくともわたって、ゲルを有機材料からなる層上に維持するステップ;
c)溶解された有機層の有機材料と、汚染物質種、例えば放射能汚染物質種とを含む乾燥固体残渣を除去するステップ;
を含んで実施される。
本発明による方法によって除去することができる汚染物質種については、特にその形状、形態及び化学組成に関し、制限はない。従って、本発明による方法によって除去することができる汚染物質種は、有機種又は無機(鉱物質)種であり得る。
本発明による方法によって除去することができる汚染物質種は、固体又は液体汚染物質種であり得る。
本発明による方法によって除去することができる汚染物質種は、特に、放射性、及び/又は化学的毒性、及び/又はその形状、形態及び/又はそのサイズのために毒性である汚染物質種であり得る。
その形状、形態及び/又はそのサイズのために有毒である汚染種物質は、微粒子又はナノ粒子などの固体粒子の形態、例えばマイクロファイバー又はナノファイバーなどの繊維の形態、ナノチューブの形態、又はナノ結晶などの結晶の形態である汚染物質種であり得る。
これらの繊維は、グラスウール又はロックウールと呼ばれるウールのようなウールを形成することができる。
有毒汚染物質種は、特に粉塵の形で存在する可能性がある。
化学的に非毒性の化合物のある種の粉塵、例えばシリアル又は木材からの粉塵は、それらが正確にこの形態の粉塵であるという事実のみのために有毒であることに留意されたい。
汚染物質種は、金属、半金属、又はイオンの形態の金属及び半金属の中から、好ましくは「重金属」と呼ばれる金属;及び金属、半金属、又はイオンの形態の有毒な金属及び半金属;有機金属化合物、金属塩、金属酸化物、金属炭化物などのこれらの金属及び半金属の化合物;セラミックス;及び、例えばガラスウールの形態であるガラス;の中から選択され得る。
本発明の目的のために、「重金属」と呼ばれる金属は、この用語によって伝統的に指定されている全ての元素、並びに、金属微量元素、又はMTEとの用語によって指定されている元素を含むと理解される。
「重金属」と呼ばれる金属、並びに有毒金属及び半金属は、特に、アンチモン、ヒ素、カドミウム、クロム、銅、鉛、水銀、ニッケル、セレン、テルル、タリウム、及びスズである。
汚染物質種は特に、アスベストであってもよい。
放射能汚染物質種は、放射性核種を含む化学化合物であればよく、イオン状、分子状又は粒子状の何れの形態であってもよい。
第1の変形例によれば、汚染物質種、例えば放射能汚染物質種を含む有機材料からなる層は、前記の(同じ)(層としての)有機材料からなる固体基材の表面層であり得る。
換言すれば、この第1の変形例によると、表面層は基材の一体部分である。
この表面層の厚さは通常、1〜10μmである。
この有機材料は、塗料、ラッカー、有機ポリマー、及びエポキシ樹脂などの有機樹脂の中から選択することができる。
有機材料からなるこの固体基材は、バルク固体基材、又は、塗料又はエポキシ樹脂の層、例えば基材の表面にコーティングを形成する塗料又はエポキシ樹脂の層などの層であり得る。
あるいは、第2の変形例によれば、汚染物質種、例えば放射能汚染物質種を含む有機材料からなるこの層は、固体基材の表面上に見られる、汚染物質種、例えば放射能汚染物質種を含む有機材料からなる層であり得、この層は、連続層の形態で存在してもよく、又は、汚染物質種、例えば放射能汚染物質種を含む有機材料のしみ、斑点又は離散しみ、斑点の形態で存在してもよい。
この第2の変形例において、例えば汚染物質種、例えば放射能汚染物質種を含む有機材料のしみ、斑点又は離散しみ、斑点などの層は、ゲルによって完全に溶解される。
この第2の変形例において、(層の)有機材料は、粘着性有機材料から選択されてもよい。
粘着性有機材料は当業者によく知られており、当業者は、有機材料の中で、粘着性であり、かつそれらが位置する面に付着するものを決定するのに困難を伴わない。
本明細書では、粘着性有機材料は一般に、それらが見られる表面から単純な吸引操作によって除去することができない材料として定義される。
有機材料は、特に、炭化水素オイルなどのオイル、ビチューメン、タール及びグリースから選択することができる。
この第2の変形例において、固体基材は、多孔質基材、好ましくは多孔性鉱物質基材、又は非多孔質基材であり得る。
本発明によるゲル及び方法の有効性は、多孔質及び/又は鉱物質表面の存在下と同様に、非多孔質及び/又は非鉱物質表面の存在下においても良好である。固体基材の種類にかかわらず(多孔質、鉱物質であるかどうかにかかわらず)、汚染物質種、例えば放射能汚染物質種を含む有機材料のしみ/斑点又は離散しみ/斑点は、ゲルによって完全に溶解される(実施例参照)。
有利には、この第2の変形例では、基材は、ステンレス鋼、亜鉛メッキ鋼又は亜鉛などの金属及び合金;塗装鋼;ポリ(塩化ビニル)又はPVC、ポリプロピレン又はPP、ポリエチレン又はPE、特に高密度ポリエチレン又はHDPE、ポリ(メチルメタクリレート)又はPMMA、ポリ(フッ化ビニリデン)又はPVDF、ポリカーボネート又はPCなどのプラスチック材料又はゴムのような有機ポリマー;ガラス;ペースト、セメント、モルタル及びコンクリートなどのセメント質材料;しっくい;レンガ;タイル;坏土(raw earth)又はテラコッタ;天然石又は人工石;コーティング;ガラス繊維、繊維セメント;アスファルト;タール;スレート;木材などのセルロース系材料;及びセラミックスの中から選択される少なくとも1種の材料で作られる。
基材は、塗装されていてもいなくてもよい。
有利には、ゲルは、表面積1m当たり100g〜10000g、好ましくは500g〜5000g、より好ましくは500〜1500gのゲル、さらにより好ましくは表面積1m当たり600〜1000gのゲルの割合で、表面層上に塗布され、これは一般に、0.1mm〜1cm、好ましくは0.5mm〜5mmの表面上に堆積されたゲルの厚さに相当する。
有利には、ゲルは、噴霧によって、ブラシを用いて又はこて(trowel)を用いて、表面層上に塗布される。
有利には(ステップb)の間に)、乾燥は、1℃〜50℃、好ましくは1℃〜40℃、より好ましくは15℃〜25℃の温度、及び20%〜80%、好ましくは20%〜70%の湿度で実施される。
有利には、ゲルは、2時間〜72時間、好ましくは4〜48時間、より好ましくは6〜24時間にわたって、表面層上に維持される。
有利には、乾燥固体残渣は、1〜10mm、好ましくは2〜5mmのサイズの粒子、例えばフレークの形態である。
有利には、乾燥固体残渣は、ブラッシング及び/又は吸引(suctioning)(吸引(aspiration))によって、固体基材の表面から除去される。
有利には、上記のサイクルは、全てのサイクルの間に同じゲルを使用することによって、又は、1つ又は複数のサイクルの間に異なるゲルを使用することによって、例えば1〜10回繰り返すことができる。
有利には、ステップb)の間に、完全に乾燥させる前に、ゲルを溶媒で、好ましくはステップa)の間に塗布されるゲルの溶媒で再湿潤させ、それは一般に、表面へのゲルの塗布の繰り返しを避け、かつ試薬の節約及び限られた量の廃棄物をもたらすのに役立つ。この再湿潤作業は、例えば1〜10回繰り返してもよい。
本発明による方法は、それが実行する除染ゲルに固有の有利な特性を全て有しており、それらは既に上記において大部分が論じられている。
本発明による方法は、有機材料で作られた表面層に含まれる汚染物質種、例えば放射能汚染物質種を除去することを可能にする一方で、この目的のために以前から使用されてきた従来の方法及びプロセス、すなわち特に:
−「技術的」(複雑)かつ高価な高圧手段を実行する方法、プロセス;
−その使用は長くて手間がかかる、有害な溶媒に浸した拭き取り繊維を操作上実施する方法、プロセス;
よりもはるかに厄介かつ面倒ではなく、そしてはるかに安価である。
従って、本発明によるゲルは、市販の簡単な塗装ガン(paint gun)を使用することによって噴霧することができるが、一方で、サンドブラスト装置は、例えば、調整及び特別な訓練を必要とする。これらのサンドブラスト装置は複雑であり、それらのメンテナンスは高価である。
さらに、本発明による方法は、乾式処理を使用する方法であり、これにより、洗浄作業者の作業時間を最適化しながら、溶解剤又は剥離剤の流出を回避する。実際、後者は、ゲルの乾燥時間及び有利には噴霧によるその実施のために、一度に多数の区域を迅速に処理することができる。
要約すると、本発明による方法及びゲルは、とりわけ、ゲル中に含まれる特定の溶媒に特に起因する有利な特性に加えて、以下のような他の有利な特性を有する:
−好ましくは噴霧によるゲルの塗布(噴霧は広い表面積を迅速かつ容易に処理することを可能にし、そしてより少ない作業者を必要とする);
−壁への付着;
−特に多孔質表面の場合において、基材の中に浸透する汚染しみ/斑点の場合を含むゲルの乾燥段階の終了時に、汚染の除去に関して最大の有効性を得ること。
一般に、乾燥時間は表面層又はしみ/斑点を除去するのに必要な時間以上であることが確実にされる。深い汚染の場合には、時には再湿潤ステップを使用する必要がある。
−非常に広範囲の材料の処理(実施例参照);
−処理の終了時に固体基材の材料の機械的又は物理的変化がないこと;
−変動する気候条件下での方法の実施(実施例参照);
−廃棄物の量の削減;
−乾燥廃棄物の回収の容易さ。
以下に提供される実施例は、特に、具体的な配合及びその実施が単純で信頼性が高く容易であるおかげで、本発明によるゲルが広範囲の種類の材料にわたる各種の汚染しみ、斑点の除去に特に有効であることを示す。
本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明を読むことで、より明確になるであろう。この説明は、添付の図面と併せて、単に例示の目的のためにそして制限なしに提供される。
図1(A、B、C、D、E)は、実施例1で調製したゲル「Limo−1」と呼ばれる本発明によるゲルを使用することによる、実施例2で行われたような、緻密で滑らかな表面上でのビチューメンしみ/斑点の除去を示す写真を表す。 図2(A、B、C、D、E、F、G)は、実施例1で調製したゲル「Limo−1」と呼ばれる本発明によるゲルを使用することによる、実施例2で行われたような、多孔質表面上でのビチューメンしみ/斑点の除去を示す写真を表す。 図3(A、B、C)は、実施例1で調製したゲル「Limo−1」と呼ばれる本発明によるゲルを使用することによる、実施例4で行われたような、緻密で滑らかな表面に付着(bonded)、固着された(stuck)137Csで汚染されたビチューメンのしみ、斑点の除去を示す写真を表す。 図4Aは実施例6を示し、エポキシ樹脂の表面上に実施例1で調製したゲル「Limo−1」と呼ばれる本発明によるゲルの層を堆積する前のエポキシ樹脂の表面の写真(左)、及び、ゲル層の堆積、この層の乾燥、及び乾燥ゲルフレークの除去後のエポキシ樹脂の表面の写真(右)を示す。図4Bは実施例6を示し、エポキシ樹脂の表面上に層を堆積する前の図4Aの写真に示す表面領域に対応する表面プロファイル(左)、及び、ゲル層の堆積、この層の乾燥、及び乾燥ゲルフレークの除去後の図4Aの写真に示す表面領域に対応する表面プロファイル(右)を示す。 図5は、実施例1で調製したゲル「Limo−1」と呼ばれる本発明によるゲルに対する、剪断速度(1/s)の関数としての粘度(Pa.s)の変化を示すグラフである(実施例7参照)。 図6は、実施例1で調製したゲル「Limo−1」と呼ばれる本発明によるゲルに対する、変形、ひずみ(Pa)の関数としての剪断応力(Pa)の変化を示すグラフである(実施例7参照) 図7は、2mmの厚さで堆積された実施例1で調製したゲル「Limo−1」と呼ばれる本発明によるゲルの、時間(分)の関数としての質量損失(%)の変化を示すグラフである(実施例8参照)。 図8は、実施例1で調製したゲル「Limo−1」と呼ばれる本発明によるゲルの乾燥後に得られたフレークの写真である(実施例8参照)。 図9(A、B、C)は、実施例9で調製したゲル「Limo−2」と呼ばれる本発明によるゲルを使用することによる、実施例9で実施したような、緻密で滑らかな表面上でのビチューメンしみ/斑点の除去を示す写真を示す。
本発明によるゲルは、周囲温度で容易に調製することができる。
例えば、本発明によるゲルは、任意にエタノールと混合されたテルペン溶媒に、又は(任意にエタノールを有する)有機溶媒と任意のアジュバントとの混合物に、例えばアルミナ及びシリカなどの無機増粘剤を好ましくは漸進的に添加することによって調製することができる。
任意のアジュバントは、一般に、界面活性剤、染料及び/又は顔料、並びに汚染物質種を抽出するための抽出剤、例えば放射性核種を抽出するための抽出剤である。
溶媒と任意のアジュバントとのこの混合物は、例えば三枚羽根の羽根車を備えた機械的攪拌機を用いた機械的攪拌によって調製することができる。回転速度は、例えば、毎分200回転(rpm)であり、撹拌の持続時間は、例えば3〜5分である。
溶媒への、又は溶媒と任意のアジュバントとの混合物への無機増粘剤の添加は、単に増粘剤を該溶媒又は該混合物中に注ぐことによって達成することができる。
溶媒への、又は溶媒と任意のアジュバントとの混合物への無機増粘剤の添加の間、この又はこれらの溶媒又はこの混合物は一般に、機械的攪拌下で維持される。
この攪拌は、例えば、三枚羽根の羽根車を備えた機械的攪拌機を用いて行うことができる。
攪拌速度は一般に、溶液の粘度が増加するにつれて徐々に増加し、最終的に、突出部なしに例えば400〜600回転/分に含まれる攪拌速度を達成するようにされる。
鉱物質増粘剤の添加終了後、完全に均質なゲルが得られるように、例えば2〜5分間撹拌を続ける。
実際に、本発明に従って使用されるゲルを調製するための他の調製プロトコルが、上記のものとは異なる順序でゲル成分を添加することによって操作上実施され得ることは明らかである。
一般に、本発明に従って使用されるゲルは、ある距離から(例えば1〜5mの距離で)又は近接して(例えば1m未満、好ましくは50〜80cmの距離で)除染すべき表面上での噴霧を可能にするように、1000s−1の剪断下で200mPa.s未満の粘度を有するべきである。ゲルの粘度を回復させるための時間は一般に、1秒未満であり、そして、それが壁を越えて流れ落ちないようにするために、低剪断下での粘度は10Pa.sを超えるべきである。
本発明によるゲルの任意の界面活性剤は、本発明に従って使用されるゲルのレオロジー特性に有利かつ有意に影響を及ぼすことに留意されたい。この界面活性剤は特に、本発明に従って使用されるゲルを噴霧によって実施することを可能にし、垂直面及び天井の処理中に広がる又は流れ落ちる危険性を回避する。この界面活性剤はまた、ゲルの貯蔵中に観察される流出(bleeding)の現象を制限することも可能にする。
このようにして調製されたゲルは、次いで、処理すべき汚染物質種、例えば放射能汚染物質種を含む表面層上に塗布される。
本発明による方法の第2の変形例によれば、汚染物質種、例えば放射能汚染物質種を含むこの表面層は、固体基材の表面上に見られる層であり、この層は、汚染物質種、例えば放射能汚染物質種を含む有機材料のしみ/斑点又は離散しみ/斑点の形態で存在する。
この第2の変形例において、基材を構成する材料に関して実質的に制限はなく、実際に、本発明によるゲルは、損傷を受けずにあらゆる種類の材料、さらには脆い材料を処理する能力を提供する。
本発明によるゲルは、処理される基材の材料の化学的、機械的又は物理的エッチング、侵食、変質の何れも生じさせない。従って、本発明によるゲルは、処理される材料の完全性(integrity)にとって決して有害ではなく、実際に、それらの再使用さえ可能にする。従って、この基材の材料は、上で既に列挙した材料の中から、例えば、ステンレス鋼などの金属及び合金、その中でPVC、Ps、PE、特にHDPE、PMMA、PVDF、PCを挙げることができるプラスチック材料又はゴムのようなポリマー、ガラス、セメント、モルタル及びコンクリート、しっくい、レンガ、天然石又は人工石、コーティング、セラミックスの中から選択され得る。
いずれにせよ、この第2の変形例では、例えばステンレス鋼、塗装ラッカー鋼、ガラス、セラミック、コンクリート、PVCなど、基材を構成する材料が何であっても、汚染物質種、例えば放射能汚染物質種を含む有機材料のしみ/斑点又は離散しみ/斑点は、ゲルによって完全に溶解される。
第1及び第2の変形例の処理すべき層及び固体基材の形状/形態、幾何学的形状及びサイズに関しても制限はなく、本発明によるゲルは、例えば穴(hollow)、角、凹所(recess)を有する複雑な幾何学的形状を有する大きなサイズの表面を処理することを可能にする。
本発明によるゲルは、水平面だけでなく、壁、正面(facade)、橋脚、ドアなどの垂直面、又は天井などの傾斜面又は張り出し面の効果的な処理も提供する。
本発明によるゲルはまた、汚染層の有機材料及び汚染の性質にかかわらず、汚染の完全かつ効果的な排除を確実にする。
溶液などの液体を使用する既存の技術と比較して、本発明はゲルを使用し、それは移動不可能な、また屋外に埋め込まれた大きな表面積を有する材料の処理に特に有利である。実際、ゲルの手段による本発明による方法は、環境中での化学溶液の広がり及び汚染物質種の分散を防ぐことによって、その場での洗浄を可能にする。
本発明によるゲルは、当業者に知られている全ての塗布方法によって、処理すべき表面に塗布することができる。
従来の方法は、例えばスプレーガンを用いることによる噴霧、又はブラシもしくはこてを用いた塗布である。
処理すべき表面上へのゲルの噴霧塗布のために、コロイド溶液は、例えば、低圧ポンプ、例えば、約7.10パスカルである7bar以下の圧力を実施するポンプによって運ばれてもよい。
表面上へのゲルの噴射の破裂は、例えばファン/スリットジェットノズル又は円形ジェットノズルによって得ることができる。
ポンプとノズルとの間の距離は任意であり得、例えば、その距離は1〜50m、特に1〜25mであり得る。
本発明に従って使用されるゲルの粘度を回復させるための十分に短い時間は、噴霧されたゲルが全ての表面、例えば壁に付着することを可能にする。
処理すべき表面上に堆積されるゲルの量は、上記の通りである。
単位表面積当たりに堆積されるゲルの量、及び結果としての堆積されるゲルの厚さは、乾燥速度に影響を及ぼす。
従って、処理すべき層上にフィルム、0.5mm〜1cmの厚さを有するゲルの層を噴霧する場合、乾燥時間は、一般に有効な接触時間であるが、層の適切な処理のために十分であり、層の溶解及び汚染物質種の吸収をもたらす。
有効接触時間は、溶媒以外のゲルに含まれる活性成分が層と相互作用する時間である。
乾燥時間は、塗布されたゲルの層の厚さだけでなく、気候条件、すなわち相対湿度及び温度にも関係している。
当業者は、気候条件に応じて、そして上記の厚さの範囲内で、ゲルが効果的であり、層が溶解され、かつ汚染物質種がゲルに吸収されることを確実にするために、表面層上に塗布すべきゲル層の厚さを容易に決定することができる。
従って、相対湿度RHが20%、温度が40℃であることが判明している場合、層上に塗布された厚さ0.5mmのゲル層の乾燥は、この層の溶解及びゲル内への汚染物質種の吸収を可能にするには速すぎる可能性がある。反対に、15℃、50%RHの条件である場合、同じゲルの同じ厚さの層の乾燥速度は、この層の溶解及びゲル内への汚染物質種の吸収を可能にする。
さらに、驚くべきことに、堆積されたゲルの量が上記の範囲内にある場合、特に、それが500g/mを超える、特に500〜5000g/mの範囲内にある場合、それは堆積されたゲルの最小厚さに対応し、例えば500g/mを超える堆積されたゲル量に対しては500ミクロンμmを超えるが、堆積されたゲルの量は、ゲルの乾燥後に、吸引可能な例えば1〜10mm、好ましくは2〜5mmのサイズのミリメートルサイズのフレークの形態のゲルの粉砕を得ることを可能にしたことが示されている。
好ましくは500g/m、すなわち500μmを超える、堆積されたゲルの量、従って堆積されたゲルの厚さは、ゲルの乾燥後に形成される乾燥残渣のサイズに影響を与えることで、粉末状残渣よりも、機械的プロセス、好ましくは吸引によって容易に除去されるミリメートルサイズの乾燥残渣が形成されることを確実にする、基本的なパラメータである。
しかしながら、ゲルが低濃度の界面活性剤を含む場合、ゲルの乾燥が改善され、そして単分散サイズの乾燥残渣を有する均質な破砕現象及び支持体から離れる乾燥残渣の能力の増大をもたらすことにも留意されたい。
ゲルは次いで、その乾燥に必要な全期間にわたって、処理すべき表面上に維持される。
本発明による方法の活性段階を構成すると見なすことができるこの乾燥ステップ中に、乾燥固体残渣が得られるまで、ゲルに含まれる溶媒を蒸発させる。
乾燥時間は、上記のその構成成分の濃度範囲におけるゲルの組成に依存するが、既に述べたように、単位表面積当たりに堆積されるゲルの量、すなわち堆積されるゲルの厚さにも依存する。
乾燥時間はまた、気候条件、すなわち、固体表面が配置されている雰囲気の温度、換気及び相対湿度にも依存する。
本発明による方法は、極めて広い気候条件下、すなわち1℃〜50℃の温度T及び20%〜80%の相対湿度RHで実施することができる。
従って、本発明によるゲルの乾燥時間は、1℃〜50℃の温度T及び20%〜80%の相対湿度RHにおいて、一般に15分〜24時間、好ましくは1時間〜24時間である。
特に「Pluronic」(登録商標)のような界面活性剤を含む場合、本発明に従って使用されるゲルの処方は、有機材料を溶解するために必要とされるゲルと表面層との間の接触時間と実質的に等しい乾燥時間を、(すなわち、上記のように、特に一般に合理的な気候条件下で)確実にする。
換言すれば、ゲルの処方は、有機材料の溶解及び汚染物質種の吸収に必要な時間に他ならない乾燥時間を確実にする。ゲルの乾燥後、ゲルは均質に破砕されて、ミリメートルサイズ、例えば1〜10mm、好ましくは2〜5mmである、粉末状ではない、一般に固体フレークの形態の固体乾燥残渣を与える。固体乾燥残渣は、汚染物質種、例えば放射能汚染物質種と、表面層から溶解された有機材料と、を含む。
乾燥の終わりに得られるフレークのような乾燥残渣は、洗浄された材料の表面に対して弱い付着力を有する。その結果、ゲルの乾燥後に得られる乾燥残渣は、単純なブラッシング及び/又は吸引(suctioning)、吸引(aspiration)によって容易に回収することができる。しかしながら、乾燥残渣はまた、ガスジェット、例えば圧縮空気ジェットによっても排出することができる。
一般にすすぎは不要であり、本発明による方法は二次排出物を全く発生させない。
しかしながら、ブラッシングのような機械的作用なしに、処理された表面を例えば水で軽くすすぐことは、塗料の残留痕跡及び少量のゲル残渣をできる限り除去するために、例外的に必要であり得る。
従って、本発明によれば、まず、溶液で洗浄することによる除染方法と比較して、化学試薬の大幅な節約が達成される。次いで、直接吸引可能な乾燥残渣の形態の廃棄物が得られるので、水又は液体ですすぐ作業は一般に避けられる。これは明らかに、生成される排出物の量の減少をもたらすが、処理システム及び排出口に関してもかなりの単純化をもたらす。特に、本発明によれば、処理の終わりに得られる廃棄物は、規則に違反して雨水排水網に放出されない。
本発明に従って使用されるゲルの組成のために、生成される廃棄物は、一旦乾燥すると、ごく少量にすぎず、本質的に鉱物質である。従って、それらは前処理なしに貯蔵することができ又は廃棄システムに送ることができる。
例として、処理される表面1m当たり1000グラムのゲルを塗布することを含む一般的な場合において、生成される乾燥廃棄物の質量は、1m当たり300グラム未満である。
本発明は、限定されない例示として与えられる以下の実施例を参照してここに説明される。
[実施例1]
この実施例では、実施例2〜7で使用されるゲル「Limo−1」と呼ばれる本発明によるゲルの処方について説明する。
ゲル「Limo−1」と呼ばれる本発明によるゲルは、その組成が以下の通りであるゲルである:
−10重量%のアルミナ;
−90重量%のd−リモネンである活性剤。
アルミナは、100m/gの比表面積(BET)を有する焼成アルミナであるEVONIK INDUSTRIES(登録商標)社によって市販されているアルミナAeroxide(登録商標)Alu Cであり、d−リモネンは、MERCK(登録商標)社によって市販されているd−リモネンである。
このゲルは、以下のプロトコルに従って調製される。
d−リモネンを最初に適切な容器に量り入れる。
d−リモネンを三枚羽根の攪拌機を備えた機械的攪拌機で、200回転/分の速度で3〜5分間攪拌する。
次いで、アルミナを10重量%の割合でd−リモネンに徐々に添加し、そして機械的撹拌機を用いて撹拌する。アルミナの添加と共に漸進的に、撹拌媒体の粘度は増加する。
このように、攪拌媒体の粘度が増加するにつれて回転速度も徐々に増加させ、アルミナが全体的に添加された場合に毎分約400〜600回転(rpm)に達するようにしながら、突出部がないことを確実にするようにする。
このようにして調製したゲルを最後に5分間撹拌下で維持し、その使用前に少なくとも1時間静置させる。
[実施例2]
この実施例は、実施例1で調製したゲル「Limo−1」と呼ばれる本発明によるゲルの、多孔質表面上に存在している場合と同様に緻密で滑らかな表面上に存在している場合においても効果的にビチューメンしみ/斑点を除去する能力を実証するのに役立つ。ビチューメンしみ/斑点は、緻密で滑らかな表面上及び多孔質表面上に、重い負荷の下で(under a heavy load)、僅かに予め加熱された小さいビチューメンビーズを堆積させることによって生成される。ビチューメンしみ/斑点を緻密で滑らかな表面及び多孔質表面に良好に接着させるために、その負荷を24時間維持する。
次いで、ゲル「Limo−1」と呼ばれる本発明によるゲルを、ここではスパチュラを用いて、ビチューメンしみ/斑点のそれぞれに十分な量で堆積させ、次いで48時間かけて乾燥させる。最後に、乾燥の完了時に得られた固体廃棄物を、ブラッシングによって回収する。
図1は、緻密で滑らかなエポキシ樹脂表面において得られた結果を示す。
ゲル「Limo−1」の1回の通過で、ビチューメンしみ/斑点の全体が除去され得ることが観察される。1回の通過は、ビチューメンしみ/斑点上へのゲルの堆積、塗布されたゲルの乾燥、それに続く乾燥の最後に得られた固体廃棄物のブラッシングからなる。
図2は、多孔質表面(コンクリート)において得られた結果を示す。
ビチューメンしみ/斑点を除去するために、ゲル「Limo−1」の2回の連続通過が必要であることが観察される。
行われるべきゲル通過の回数を最大限に減少させることができるように、ゲルの量/ビチューメンしみ/斑点のサイズの比を最適化することが実際に必要である。
従って、これらの結果は、緻密又は多孔質表面から有機マトリックスを完全に又はほぼ完全に除去する本発明によるゲルの能力を実証する。
[実施例3]
この実施例は、開発された137Csによるビチューメンの人工汚染に対するプロトコルを説明し、続いて、137Csで人工的に汚染されたこのビチューメンの付着しみ/斑点で汚染されたエポキシ樹脂からなる緻密で滑らかな表面又は支持体の調製について説明する。
ビチューメンの汚染は、原子力施設内の用地に存在するビチューメンしみ/斑点を最も良く模倣するために、40,000Bq/gに固定した。
このプロトコルは、以下の連続したステップを含む:
−約40,000Bq/mLの137Cs水溶液2mLを、かなり高い縁を有する皿(ペトリ皿タイプ)の底に堆積させる。
次いで、この溶液を蒸発させる。従って、137Cs汚染は、皿の底に不安定に堆積される。
−次に、2グラムの汚染されていないビチューメンを皿に堆積させ、次いでこの皿を、約1分間100℃に加熱した加熱プレート上に配置する。ビチューメンの粘度はるかに低くなり、ほとんど液体になり、皿の底に広がる。
−次に、スパチュラを使用することでビチューメンを皿の中でゆっくりと攪拌して、上記の皿の底に堆積された137Cs汚染を均質にビチューメンの中に組み込む。皿は、ユーザーと、ホットプレート及びホット皿からなるシステムとの間の全ての接触を防ぐのに役立つ絶縁プライヤーによって保持されている。
−このようにして調製された、まだ温かい、汚染されたビチューメンの小さなビーズは、次いで、汚染されるべき表面上に堆積される。
−このようにして堆積させたビチューメンビーズの上に、(ビチューメンにくっつかない)パーチメント紙のシートを置き、次に、それらをできる限り平らにするためにこれらのビチューメンビーズに軽い負荷をかける。
−最後に、それを冷却させ、24時間静置させる。
除染作業を実施する前に、支持体、表面、及び汚染ビチューメンしみ/斑点からなる各システムで、放射能(radiological activity)の測定、すなわちγカウントが行われる。
[実施例4]
この実施例では、緻密表面に付着(bond)、固着(stick)した137Csで汚染されたビチューメンしみ/斑点の除去が行われており、従ってそれは、137Csで人工的に汚染されたビチューメンの付着しみ/斑点で汚染された緻密表面である支持体上での、実施例1に記載したゲル「Limo−1」と呼ばれる本発明によるゲルの除染力を示す。
実施例3に記載のプロトコルに従って、137Csで人工的に汚染されたビチューメンを調製し、次いで、実施例3に従って、137Csで人工的に汚染された付着ビチューメンしみ/斑点で汚染されたエポキシ樹脂で作られた緻密支持体又は表面が調製される(図3A)。スパチュラの助けを借りた放射能の第1のカウントの後、幾つかのゲル「Limo−1」を汚染ビチューメンしみ/斑点上に堆積させ、次いで、48時間乾燥させる。
そして、ブラッシングによって容易に除去することができるフレークが得られる(図3B)。
次いで、放射能の第2のカウントが行われ、そして第1の除染係数(Decontamination Factor;DF)が計算され得る。
DF=初期汚染の値/最終汚染の値であることを思い出されたい。
従って、4600Bqの初期汚染に対して23のDFが得られる。
第2のゲル層の塗布は、このDFを156まで増加させることを可能にする。従って、非常に少量の汚染のみが、緻密で滑らかな支持体上に残る(図3C)。
実施例4で行われた除染作業の過程にわたって測定された放射能の値を、以下の表1にまとめている。
Figure 0006983224
これらの結果は、汚染ビチューメンしみ/斑点で汚染されたエポキシ樹脂支持体のような緻密で滑らかな表面を有する支持体の除染のためのゲル「Limo−1」と呼ばれる本発明によるゲルの有効性を明確に示す。
[実施例5]
この実施例では、多孔質表面に付着、固着した137Csで汚染されたビチューメンしみ/斑点の除去が行われており、従ってそれは、137Csで人工的に汚染された付着ビチューメンしみ/斑点で汚染された多孔質支持体、表面上での、実施例1に記載したゲル「Limo−1」と呼ばれる本発明によるゲルの除染力を示すのに役立つ。
実施例3に記載のプロトコルに従って、137Csで人工的に汚染されたビチューメンを調製し、次いで、実施例3に従って、137Csで人工的に汚染されたこのビチューメンの付着しみ/斑点で汚染されたコンクリート多孔質支持体又は表面が調製される。
スパチュラの助けを借りた放射能の第1のカウントの後、幾つかのゲル「Limo−1」を汚染ビチューメンしみ/斑点上に堆積させ、次いで、48時間乾燥させる。
次いで、ブラッシングによって容易に除去することができるフレークが得られる。
次に、放射能の第2のカウントが行われ、そして第1の除染係数(DF)が計算され得る。
DF=初期汚染の値/最終汚染の値であることを思い出されたい。
5500Bqの初期汚染に対して2のDFが得られる。
第2のゲル層の塗布は、27のDFを達成することを可能にする。
第3のゲル層の塗布は、85のDFを達成することを可能にする。
従って、非常に少量の汚染のみが、多孔質支持体上に残る。
実施例5で行われた除染作業の過程にわたって測定された放射能の値を、以下の表2にまとめている。
Figure 0006983224
これらの結果は、汚染ビチューメンしみ/斑点で汚染されたコンクリート支持体のような多孔質表面を有する支持体の除染のためのゲル「Limo−1」と呼ばれる本発明によるゲルの有効性を明確に示す。
[実施例6]
この実施例は、ゲル「Limo−1」と呼ばれる本発明によるゲルの、エポキシ樹脂マトリックスなどの有機マトリックスを化学的に攻撃する能力を示すのに役立つ。
この目的のために、ゲルの塗布前後のエポキシ樹脂の表面状態を特徴付けることを可能にするであろう光学プロフィロメーターが使用される。
このようにして、図4Aは、エポキシ樹脂の表面上に層を堆積する前のエポキシ樹脂の表面の写真(左)、及び、ゲル層の堆積、この層の乾燥、及び乾燥ゲルフレークの除去後のエポキシ樹脂の表面の写真(右)を示す。
図4Bは、エポキシ樹脂の表面上に層を堆積する前の図4Aの写真に示す表面に対応する表面プロファイル(左)、及び、ゲル層の堆積、この層の乾燥、及び乾燥ゲルフレークの除去後の図4Aの写真に示す表面に対応する表面プロファイル(右)を示す。
エポキシ樹脂は、ゲル「Limo−1」の堆積、乾燥及びフレークの除去の後に得られた表面を示す図4Aの右側部分で、明らかに劣化していることが観察される。
この劣化は、数マイクロメートルの厚さにわたって得られる(図4B)。
従って、これらの結果は、本発明によるゲル「Limo−1」が数ミクロンの厚さにわたってエポキシ樹脂を攻撃することを実証している。
従って、この性質により、本発明によるゲルは、このタイプの有機マトリックスの表面下(under the surface)(表面下(in the subsurface))に存在する、覆われ埋め込まれた汚染物質を放出し、次いでそれらを捕捉することが可能になる。
[実施例7]
この実施例では、実施例1で調製したゲル「Limo−1」と呼ばれる本発明によるゲルを噴霧によって実施できることが示されている。
実施例1で調製した本発明によるゲル「Limo−1」のレオロジー研究を実施し、この方法が噴霧により実施するのに適しておりそして適合していることを示すことが可能となった。
このタイプのゲルを噴霧プロセスにより塗布することができるようにするためには、それが、その粘度を回復するための非常に短い時間(1秒未満)並びに(典型的には10〜15Paを超える)閾値応力の保持と共にチキソトロピック特性、レオロジー流動化流体(rheofluidifying fluid)特性を有することが必要である。
レオメーター、「羽根(ベーン、vane)」の幾何学的形状を有するTA Instruments(登録商標)社のAR−1000レオメーターを使用して、様々なレオロジー測定を実施し、そしてこの実施例に提示する。
最初のステップで、ゲルの粘度を剪断速度の関数として測定した。
20s−1の剪断速度での5分間の、それに続く0.015s−1での1分間の事前剪断の後、0.015s−1〜100s−1の範囲の剪断速度の幾つかのプラトーを、30秒毎に粘度測定を行いながら実施する。
図5は、0.015〜100s−1の間に含まれる剪断速度に対する、剪断速度(s−1)の関数としての本発明によるゲル「Limo−1」の粘度(Pa.s)の変化を示す。閾値応力を有するレオロジー流動化流体の挙動の特徴である、剪断速度に伴う粘度の(対数スケールでの)直線的な低下があることが観察される。
図6は、実施例1に記載したゲル「Limo−1」と呼ばれる本発明によるゲルに課された剪断速度で得られた変形の関数としての剪断応力の値を表す。静止状態から始めてゲルを変形させ、それによって流動閾値を決定するために、低い剪断速度(0.015s−1)を一定で印加する。60Paを超える剪断応力値で、既に準定常流(quasi−stationary flow)が観察される。実際、非常に変形の大きい材料の閾値応力は故に、20Paをはるかに超え、ゲルが0〜少なくとも2mmの間に含まれる厚さで壁上にしっかりと固定されることが可能になる。
結論として、この実施例は、本発明によるゲル「Limo−1」が、水平であろうとなかろうと表面上に非常に容易に噴霧されることを可能にする適切なレオロジー特性を有することを示す。
[実施例8]
この実施例では、実施例1で調製したゲル「Limo−1」と呼ばれる本発明によるゲルがその塗布及び乾燥後に吸引可能であることが示される。
換言すれば、この実施例では、実施例1で調製したゲル「Limo−1」と呼ばれる本発明によるゲルが実際によく破砕して、ミリメートルサイズで容易に吸引することができる非粉末状のフレークを生成することを示すことが意図される。
この研究を実施するために、ゲルLimo−1を、その温度及び相対湿度の割合がそれぞれ25℃及び50%に設定されているBinder(登録商標)人工気候室中に配置して乾燥させる。
ゲルは、機械加工されたステンレス鋼製のナセル上に拡散され、ナセル中に制御された厚さ2mmのゲルを得るようにされる。
人工気候室には、Sartorius(登録商標)精密天秤と、天秤の上に配置された円形LEDランプ(VWR)に囲まれたMoticam(登録商標)カメラと、が取り付けられている。
天秤とMoticam(登録商標)カメラは、人工気候室の外側に設置されたコンピュータに接続されているため、制御された雰囲気での乾燥中にゲル充填ナセルの重量及び画像を同時に取得することができる。
ゲルを含むナセルは精密天秤に配置され、天秤の全ての扉は閉じられているが、天秤のハウジング区画内の制御された雰囲気を維持しながら人工気候室の作業に関連する空気流を制限するために、人工気候室の送風機の反対側に位置する扉は例外として3cm開いていることに留意されたい。そして、乾燥中の重量の記録により、時間の関数としての重量の減少を提供し、故に乾燥速度論を表す曲線を描くことが可能になる。
時間の関数としての重量の減少の変化を図7に示し、ゲルフレークの最終サイズを示す写真を図8に示す。
従って、厚さ2mmのゲル「Limo−1」が数時間で、より正確には約1200分で、すなわち20時間で乾燥することが観察される。さらに、形成されるフレークの数、特にそれらのサイズは実際に、これらのフレークがミリメートルサイズであり粉末状ではないという事実と一致することも明らかである。
[実施例9]
この実施例では、以下の組成を有する「Limo−2」と呼ばれるゲルを使用することによって、ビチューメンしみ/斑点の除去が行われる:
−14重量%のアルミナ
−19重量%のエタノール
−67重量%のd−リモネン。
アルミナは、100m/gの比表面積(BET)を有する焼成アルミナであるEVONIK INDUSTRIES(登録商標)社によって市販されているアルミナAeroxide(登録商標)Alu Cであり、d−リモネンは、MERCK(登録商標)社によって市販されているd−リモネンである。エタノールは、MERCK(登録商標)社によって市販されている。
このゲルは、実施例1に記載のプロトコルに従って調製した。
ビチューメンしみ/斑点は、緻密で滑らかな表面上に、重い負荷の下で、僅かに予め加熱された小さいビチューメンビーズを堆積させることによって生成される。表面上へのその良好な接着を提供するために、しみ/斑点上にその負荷を24時間維持する。
次いで、ゲル「Limo−2」を、ここではスパチュラを用いて、ビチューメンしみ/斑点上に十分な量で堆積させ、次いで48時間かけて乾燥させる。最後に、乾燥の完了時に得られた固体廃棄物を、ブラッシングによって回収する。
図9は、緻密で滑らかな表面において得られた結果を示す。
ゲル「Limo−2」の1回の通過で、ビチューメンしみ/斑点の全体が除去され得ることが観察される。
1回の通過は、ビチューメンしみ/斑点上へのゲルの堆積、塗布されたゲルの乾燥、それに続く乾燥の最後に得られた固体廃棄物のブラッシングからなる。

Claims (38)

  1. 固体基材の表面上の有機材料からなる層に含まれる汚染物質種を除去するための吸引可能ゲルであって、
    −ゲルの総重量に基づいて1〜25重量%の、1種以上のアルミナからなる少なくとも1種の無機増粘剤と、
    −ゲルの総重量に基づいて13〜99重量%のテルペンの中から選択される1種以上の有機溶媒と、
    −任意の、ゲルの総重量に基づいて1〜40重量%のエタノールと、
    −任意の、ゲルの総重量に基づいて0.01〜10重量%の少なくとも1種の染料及び/又は顔料と、
    −任意の、ゲルの総重量に関して0.1〜2重量%の少なくとも1種の界面活性剤と、
    −任意の、ゲルの総重量に基づいて0.1〜10重量%の、汚染物質種を抽出するための少なくとも1種の抽出剤と
    を含む、コロイド溶液からなる、吸引可能ゲル。
  2. 前記テルペンは、テルペン炭化水素、酸素化テルペン化合物、及びその異性体の中から選択される、請求項1に記載のゲル。
  3. 前記テルペンは、オシメン、α−ピネン、β−ピネン、リモネン、メントール、メントン、テルピネオール、イソボルネオール、カンフル、ネロール、シトロネラル、シトロネロール、ミルセン、ミルセノール、リナロール、ゲラニオール、及びその異性体の中から選択される、請求項2に記載のゲル。
  4. テルペンの中から選択される有機溶媒として、d−リモネンを含む、請求項3に記載のゲル。
  5. ゲルの総重量に基づいて35〜94重量%のd−リモネンと、ゲルの総重量に基づいて1〜40重量%のエタノールと、を含む、請求項4に記載のゲル。
  6. 前記アルミナは、焼成アルミナの中から選択される、請求項1から5の何れか1項に記載のゲル。
  7. 前記アルミナは、10nm〜100nmである微細な粒径分布を有する焼成アルミナから選択される、請求項6に記載のゲル。
  8. 前記アルミナは、ゲルの総重量に基づいて5〜25重量%を占める、請求項1から7の何れか1項に記載のゲル。
  9. 前記界面活性剤は、非イオン性界面活性剤、及びそれらの混合物の中から選択される、請求項1から8の何れか1項に記載のゲル。
  10. −ゲルの総重量に基づいて1〜25重量%の少なくとも1種のアルミナと
    −ゲルの総重量に基づいて35〜94重量%のd−リモネンと、
    −ゲルの総重量に基づいて1〜40重量%のエタノールと、
    を含む、コロイド溶液からなる、請求項1から9の何れか1項に記載のゲル。
  11. 固体基材の表面上の有機材料からなる層に含まれる汚染物質種を除去する方法であって、少なくとも1つのサイクルが、以下の連続したステップ:
    a)有機材料からなる前記層の上に、請求項1から10の何れか1項に記載の吸引可能ゲルを塗布するステップと、
    b)有機材料からなる前記層の前記有機材料を前記ゲルに部分的又は完全に溶解させ、汚染物質種を(前記汚染物質種が前記ゲル内に移動するように)前記ゲルに吸収させ、かつ、前記ゲルを乾燥させて、溶解された有機材料からなる前記層の前記有機材料と、前記汚染物質種とを含む乾燥固体非粉末状残渣を形成するために十分な時間に少なくともわたって、前記ゲルを有機材料からなる前記層上に維持するステップと、
    c)溶解された有機層の前記有機材料と、前記汚染物質種とを含む前記乾燥固体残渣を除去するステップと、
    を含んで実行される、方法。
  12. 前記汚染物質種は、放射性、及び/又は化学的毒性、及び/又はその形状、形態及び/又はそのサイズのために毒性である汚染物質種である、請求項11に記載の方法。
  13. その形状、形態及び/又はそのサイズのために毒性である前記汚染物質種は、固体粒子の形態である汚染物質種である、請求項12に記載の方法。
  14. 前記汚染物質種は、金属、半金属、又はイオンの形態の金属及び半金属;これらの金属及び半金属の化合物;セラミックス;及び、ガラス;の中から選択される、請求項11から13の何れか1項に記載の方法。
  15. 前記汚染物質種は、「重金属」と呼ばれる金属、及び金属、半金属、又はイオンの形態の有毒金属及び半金属、の中から選択される、請求項14に記載の方法。
  16. 前記ガラスは、ガラスウールの形態である、請求項14に記載の方法。
  17. 「重金属」と呼ばれる前記金属、並びに前記有毒金属及び半金属は、アンチモン、ヒ素、カドミウム、クロム、銅、鉛、水銀、ニッケル、セレン、テルル、タリウム、及びスズである、請求項15に記載の方法。
  18. 前記汚染物質種はアスベストである、請求項11に記載の方法。
  19. 汚染物質種を含む有機材料からなる前記層は、前記の(同じ)有機材料からなる固体基材の表面層である請求項11から18の何れか1項に記載の方法。
  20. 有機材料からなる前記固体基材は、バルク固体基材、又は層である、請求項19に記載の方法。
  21. 汚染物質種を含む有機材料からなる前記層は、固体基材の表面上に見られる層であり、この層は、連続層の形態、又は汚染物質種を含む前記有機材料のしみ、斑点、又は離散しみ、斑点の形態で存在する、請求項11から18の何れか1項に記載の方法。
  22. 前記有機材料は、粘着性有機材料から選択される、請求項21に記載の方法。
  23. 前記有機材料は、オイル、ビチューメン、タール及びグリースから選択される、請求項21又は22に記載の方法。
  24. 前記基材は、多孔質基材、又は非多孔質基材である、請求項21から23の何れか1項に記載の方法。
  25. 前記ゲルは、表面積1m2当たり100g〜10000gのゲルの割合で表面層上に塗布され、それは一般に、0.1mm〜1cmの前記表面上に堆積されたゲルの厚さに相当する、請求項11から24の何れか1項に記載の方法。
  26. 前記ゲルは、噴霧によって、ブラシを用いて又はこてを用いて、表面層上に塗布される、請求項11から25の何れか1項に記載の方法。
  27. ステップb)の間に、乾燥が、1℃〜50℃の温度、及び20%〜80%の相対湿度で行われる、請求項11から26の何れか1項に記載の方法。
  28. 前記ゲルは、2時間〜72時間、前記表面上に維持される、請求項11から27の何れか1項に記載の方法。
  29. 前記乾燥固体残渣は、1〜10mmのサイズの粒子である、請求項11から28の何れか1項に記載の方法。
  30. 前記乾燥固体残渣は、ブラッシング及び/又は吸引によって前記固体基材の表面から除去される、請求項11から29の何れか1項に記載の方法。
  31. 前記サイクルは、全てのサイクルの間に同じゲルを使用することによって、又は、1つ又は複数のサイクルの間に異なるゲルを使用することによって、1〜10回繰り返される、請求項11から30の何れか1項に記載の方法。
  32. ステップb)の間に、完全に乾燥させる前に、前記ゲルを溶媒で再湿潤させる、請求項11から31の何れか1項に記載の方法。
  33. 前記テルペンは、テルペン炭化水素、酸素化テルペン化合物、及びその異性体の中から選択される、請求項11から32の何れか1項に記載の方法。
  34. 前記テルペンは、オシメン、α−ピネン、β−ピネン、リモネン、メントール、メントン、テルピネオール、イソボルネオール、カンフル、ネロール、シトロネラル、シトロネロール、ミルセン、ミルセノール、リナロール、ゲラニオール、及びその異性体の中から選択される、請求項33に記載の方法。
  35. 前記ゲルは、テルペンの中から選択される有機溶媒として、d−リモネンを含む、請求項34に記載の方法。
  36. 前記ゲルは、ゲルの総重量に基づいて35〜94重量%のd−リモネンと、ゲルの総重量に基づいて1〜40重量%のエタノールと、を含む、請求項35に記載の方法。
  37. 前記界面活性剤は、非イオン性界面活性剤、及びそれらの混合物の中から選択される、請求項11から36の何れか1項に記載の方法。
  38. 前記ゲルは、
    −ゲルの総重量に基づいて1〜25重量%の少なくとも1種のアルミナと
    −ゲルの総重量に基づいて35〜94重量%のd−リモネンと、
    −ゲルの総重量に基づいて1〜40重量%のエタノールと、
    を含む、コロイド溶液からなる、請求項11から37の何れか1項に記載の方法。
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