200909077 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ^本發明係有關於-種放射性污染金屬表面之除、亏 =，尤指-種利用混合高分子聚合物及特性添加劑 與除污劑，配製成黏度適中之膠體除污劑，除了 效去除污染金屬表面放射性物質及油污外，其添: 顯色劑亦具有指示污染位置之功能，冑塗佈^質1 面所形成之薄膜層經去除後，表面污染活度可降至環 境背景值内，以達到有效提升除污效率之目的。衣 、在工業上通常使料同配方之除污劑於各種清潔 用途上，例如使用石油蒸鶴物作為主成份配方之清洗 劑來清洗汽車輪子及刹車等表面沾染之污垢、灰塵及 柏/由等，通常此類清洗劑均含有如甲笨及二甲苯 (Xylene)等碳氫化合物（Hydrocarbon S〇ivents)溶 劑。近年來基於健康與環境保護之考慮，許多較無毒 性且對環境友善之清洗配方，逐漸被發展使用，例如 美國專利第4,5U，488號即係使用右旋—檸檬油精 (D limonene )作為主成份之清洗劑配方，其可使用 於。f夕工業程序中機械設備上所累積之油脂及泥土之 去，。又如美國專利第5,660,641號所使用包含2〜8 重罝百分率濃度（wt%)之㈣類化合物（Terpene) 及5 25 wt/i)之陰離子型（Ani〇nic )或非離子型 200909077 (N〇ni〇nic)界面活性劑（以响伽加）’對於物件表面 之油脂及柏油可有效去除。但對於為無機金屬物質或 放射性核種污染之表面，則無法有效去除，且具有清 洗元後之廢 >谷劑需再進一步處理之缺點。 除污在整體核能設施除役及放射性污染廢棄物減 廢處理絲巾，為非常重要之—部份。隨著需求性之 增加，各種不同之除污技術逐一被發展出來，而這些 除污技術中，主要可概分為化學除污技術及非化學除 污技術二大類。該化學除污技術主要係採用一些化學 試劑，諸如還原性之有機酸、螯合劑、氣化劑、還原 劑或β >名劑等進行清洗，並依配方之不同可分別使用 於運轉設施或除役設施之除污。而商業化之L〇Ml (Low Oxidation state Metal Ion)程序即屬此種技術’ 由於配方較溫和，常用於較精密儀具之除污，如電廠 中反應器冷卻水泵（React〇r Coolant Pump,RCP)除污 即為一例’但其缺點為除污因子（值）通常較小。 而後者之非化學除污技術，其包括之範圍則較廣，諸 如電化學除污、研磨除污、高壓水清洗及機械除污等， 可各自針對不同之除污對象。由於此種方式反應較為 劇烈’常會破壞被處理物’所以主要應用於除役設施 及廢棄物處理’但其除污因子通常較高，可達1〇3〜 104 = 200909077 上述所提之除污技術，較常應用於可移動或拆解 物件之除污，對於針對核反應所產生之許多分裂產 物，如：始-60(6。(：0)、鉋_137(，5)及锶_9〇(9(^) 可能會附著於儀器設備、地板、牆壁、天花板或其它 無法拆除之物件、或需於現場處理之材質表面，為確 保操作％境及人員安全，且符合除污後法規標準發 展一種能立即於現場進行除污之方法係有其必要。 過去傳統使用於處理放射性污染金屬廢棄物之方 法’為能達到高除污效率，·經常使用含有強酸或強驗 -<1 ^ ',Γγ ^：·! κ T-4-- . 如麟酸、益酸、魏 '氟项酸、高筵酸鉀 =氧化納’且常需於高溫條件下操作，當除污過程 八=子逐漸累積於該除污劑中而達到—特定之飽 5濃度後’其除污效率便會降低，以核種增加之旦; J，其放射性活度會增高，此時該除污劑便需要再： $理或當廢料處理，並且也因此生成除污之二 物由於組成份複雜及體積量多，在 上係h棘手’且處理成本高係為其主要之缺點。 為減少二次廢棄物之產生， 用-保護臈來防止該 年來係逐漸發展使 術之發展上，常被；面巧染’其在有關成膜技 例如作為機業❹作為物件之保護層， 保護膜主要==外表包裝之保護膜。由於該 用之成膜止污染及碰撞’因此所使 、’"’劑必需係溫和且不會傷害物體表面 200909077 之材質’例如1991年美國專利第5,891，261號，其就 吏用（甲基）丙稀酸醋（（Meth)Acrylic Acid ester) =為主要成份，藉由該主要成份再結合其它可聚合之 向t子單體，如含量小於5%Wt之幾基，將使其形成 礼膠之形m，如此再塗佈於該材質表面待乾燥後，使 I成膜厚約1G〜微米（㈣之薄膜層，當欲去除 薄膜層時，依不同環境中之溫度，喷灑熱水（蒸 幻或冷水至該薄膜層表面，使該薄膜層表面溫度降 5 c時’即可去除該薄臈層，此法係可應用於 α車表面作為保譏層使用。 此外成膜技術亦常被應用於化妝品
=例如做為敷臉用之面膜產品上1 了達到清L =…’配方中常會加入一些具有美白、保濕及 :月潔之成份’由於使用於人體，因此其所加入之任何 添加劑亦必需係溫和而不會傷害皮膚表層之成份。所 =上述針對—般工業需求之成膜配方由於反應較溫 和，因此無法使用於該物件表面含金屬物質或放射性 4核種之去除。，欠’一般習用者係無法符合使用者 於貫際使用時之所需。 【發明内容】 本發明之主要目的係在於，利用至少一種高分子 聚合物’配製成黏度適中之勝狀除污劑，使其塗佈於 金屬表面乾燥後能形成機械強度佳、勤性好及易去除 200909077 之薄::明達！除污或防止表面污染之目標。 溶劑以择加=要目的係在於，添加具揮發性之有機 制L::::油污之溶解性、膠體本身之流動性及控 體除：Γ之另一目的係在於’添加-顯色劑於該勝 ^使其能與受污染金屬表面之金屬離子結 二- ΐΐ員色變化，藉此指示出污染存在之位置，以利 ;々木控制及進一步有效除污。 本發明之再一目的係在於，添加至少一種對鈷， 質且’二、鉋-mfi37cs)及勰-9〇f、”放射忖物 屬：吸附或螯合作用之除污劑，以增加對待除污金 屬表面污染物質之去除能力。 為達以上之目的’本發明係一種放射性污染金屬 nr污方法，先將—含有適當比例之水與該具有 ’:之有機溶劑混合，再與該含有-種以上且不同 :量比之高分子聚合物予以混合攪拌均勻成該膠狀流 ，並於該膠狀流體内加入適量之除污劑及一增塑 =。待完全混合後將溫度降至常溫，再加入—由一種 或種以上不同之顯色劑以一定比例混合於—乙醇溶 液中所成之顯色劑溶液，藉此混合攪拌均勻以調配成 該具有顯色功能之膠體除污劑。將該膠體除污劑利用 刷子或噴塗之方式塗佈於該受放射性物質污染之金屬 表面上，並於空氣中自然乾燥後形成該薄膜層，待去 除該薄膜層後即可達到有效除污之目的。 200909077 【實施方式] 請參閱『第1圖〜第4圖』所示，係分別為本發 J之製作流程示意圖、本發明之膠狀流體流程示意 圖本么明之膠體除〉可劑流程示意圖及本發明具顯色 功能之膠體除污劑流程示意圖。如圖所示：本發明係 -種放射性污染金屬表面之除污方法，其至少包括下 列步驟： ⑷製備-膠狀流體丄丄：先將一含有適當比 例之水與-具有揮發性之有機溶劑混合，再與一含有 一種以上且不同重量比之高分子聚合物於8〇〜95〇C 下予以混合搜拌均勾成—膠狀流體，藉由該有機溶劑 可控制該膠狀流體稠度，並增加對污染材質表面油污 之/谷解，其中，該有機溶劑係可為乙醯丙酮（Acetylene Acetone，ACAC )、乙腈（Acet〇nitrUe )或乙醇 (Ethanol );該高分子聚合物係可為聚環氧乙烷 (Polyethylene 〇xide，PE0 )、聚丙烯腈（p〇ly Acrylonitrile，PAN)、聚乙烯醇（Polyvinyl Alc〇h〇1， PVA )、^^乙稀 °比洛嗣（Polyvinyl Pyrrolidone，PVP)、 聚醋酸乙稀酯（Polyvinyl Acetate )、曱基纖維素 (Carboxymethyl Cellulose )、聚氧化乙烯 10 200909077 (Polyethylene Oxide )、聚乙二醇（p〇lyethylene
Glycol)、明膠（Gelatin )、蘋果膠（Apple Pectin )或 阿拉伯膠（Arabic Gum ); r (B )調配成一具顯色功能之膠體除污劑1 2 :於 該膠狀流體内加入適量之除污劑以作為金屬離子之吸 附劑或螯合劑，可調整該膠狀流體之稠度，以利於成 膜時間之控制，並再添加一增塑劑以改進該膠狀流體 之脆性而提高其柔韌性。待完全混合後將溫度降至常 严5再加八一由一種或一種以上不同之顯色劑以一定 比例混合於一乙醇溶液中所成之顯色劑溶液，藉此混 合攪拌均勻以調配成一具有顯色功能之膠體除污劑， 其中’該除污劑係由一種或一種以上之二乙稀三胺五 乙西文(Diethylene Triamine Pentaacetic Acid, DTPA) ' 乙一胺四乙酸（Ethylene Diamine Tetraacetic Acid, edta)、蘋果膠、普魯士藍 (Prussian Blue ) ' 鱗銦酸 知（AMP)、Ce4+/Ce3+、過氧化氫（Hydro gen Peroxide) 及鐵氰酸類與一無機酸之水溶液混合製備而成，而該 無機酸係可為曱酸、磷酸、鹽酸或硫酸；該增塑劑係 了為四鼠°夫。南（Tetrahydrofuran, THF )、曱基曱酿胺 (N-methyl f0rmamide, NMF )、Ν,Ν-二曱基曱醯胺 200909077 (N，N-dimethyl formamide，DMF)、甘油（Glycerin) 或鄰苯二甲酸酯（Phthalate Esters );該顯色劑係由一 種或一種以上之茜素（Alizarin)、酚紅（phenol Red， PR)、偶氮石申三號（Arsenazo Π )及2- ( 5-漠-2-β比咬 偶氮）二乙氨基苯酚 (2-(5-bromo-2-pyridylazo)-5-dimethylaminophenol,
BrPADAP)與一乙醇溶液混合製備而成；以及 (C )塗佈該膠體除污劑於受污染之材質表面上， 並將其上乾燥後肜成之薄膜層除去即冗成除污1 3 : 將違膠體除污劑利用刷子或噴塗之方式塗佈於一受放 射性物質污染之材質表面上’並於空氣中㈣〜歡 之溫度範圍下自然乾燥3〜24小時後形成—薄膜層， “薄膜層除了可顯不該材質表面上受放射性物質污染 之位置外’其放射性物質亦可藉由與該薄膜層間之物 吸附及化子螯合作用，使該放射性物質附著於此薄 膜層中，待去除該薄& 潯膜層後即可達到有效除污之目 的’其中，該材質倍·^ & 、’、為不鋳鋼、碳鋼、鋁、銅、塑 膠、橡膠或玻璃。 反應器令先取適量之 1予以混合’使該水 當本發明於運用時H 水與適量含揮發性之有機溶劑2 200909077 劑呈現1〜5之體積比，再於其中加一 尺/1分子聚合物22 ’使該甲基纖維素於 二：含篁為3〜8%之重量比’藉由-邊攪拌使該甲 土纖維素完全溶解，—邊則逐漸升溫至㈣，此時， =可藉由進—步加裝之转裝置㈣止該水及有機溶 人之揮發。另夕卜再取一如聚乙烯醇之第二高分子聚 :物2 3，一输且逐量慢慢加入於其中，使該第 -而分子聚合物與該第二高分子聚合物之重量百分比 為25 55/〇,亚於此85°C溫度下繼續搜拌4〜5小時， 使該聚乙婦醇完全溶解於水中。此時再加入如甘油之 增塑劑2 4，使該甘油與水之容積比為gq3〜〇〇6， :由持續搜拌/tti合2 5均勾後可得到該膠狀流體2 6 ° 而在製備該除污劑溶液時，係取—如二乙稀三胺 五乙酸之除污劑2 7溶於磷酸與水2 8之溶液中，並 授拌均勻使製成之除污劑溶液2 9中二乙烯三胺五乙 酸、磷酸及水之間之莫耳比為1:8:175。如此，可進一 步將此取6500份體積之該膠狀流體2 6，加入取2〇〇 份體積之除污劑溶液2 9中混合，使二者間之比例為 33:1，並將此混合液置於該反應器内，於85。匚溫度3 13 200909077 〇條件下攪拌混合3 1均勻並靜置3 2 時後，冷 @卩i ^ 3 3以得到該膠狀除污劑3 4。 ^另外，亦可在製備完成之膠狀除污劑中加入適量 且不同之顯色劑溶液。先取-如茜素之顯色劑3 5， 將’w合於该乙醇溶液3 6中’使其製成之顯色劑溶液 3 7中該茜素與乙醇間之比例為〇 〜〇们。如此， 可進·步將此取5〇份體積之顯色劑溶液3 7，加入取 4_份體積之膠狀除污劑3 4中混合，使二者間之比 J為0.01.1，待繼續攪拌混合3 8均勻並靜置3臼， 即可製得具顯色功能之膠體除污劑4 〇。 如疋，即可將此製備完成具顯色功能之膠體除污 劑喷塗於受放射性物質污染之材f表面上，待乾燥後 會形成該薄膜層’可使諸如始、鎚及銘之放射性物質 藉由物理吸附與化學螯合之作用與該薄膜層結合，同 時該放射性物質之位置亦可經由與該顯色劑之作用， 使污染處顯示不同之顏色，藉此提供操作人員可直接 觀察到污染之位置而能小心處理以避免污染擴散外， 更可提供進一步有效之除污程序。除此之外，尚可藉 由顯示顏色之深度而判斷放射性物質核種之濃度^ 息。 14 200909077 ί第-實施例I單-不同顯色劑之膠體除污劑呈色反 應 r凊參閱『第5圖』所示，係本發明之第一實施例 呈色變化示意圖。如圖所示：由於不同核種對於不同 顯色劑之呈色效果均不一樣，因此本發明首先提供諸 如茜素、酚紅、Arsenazo皿及BrPADAp等單一不同 顯色劑對於污染材質表面上具放射性之始、絶及銘等 物質之呈色性質。-方面利用上述之方法以製備成具 顯色功能之膠體除污劑，並使其内含顯色劑濃度呈現 為0.002%。另外—方面則製備受不同放射性物質污染 之試片，取相同面積約5x5平方公分（cm2)且為不銹 鋼材質之試片，將該試片浸泡於一般工業用之清潔劑 中8〜12小時’然後取出利用超音波以清水反覆清洗 夕火直到兀全去除殘留之清潔劑後，將此試片置於 80 C之烘相中乾燥’待冷卻至室溫後，將分別配製成 濃度為_百萬分率（啊）之钻、絶及錄溶液，於 該試片表面上個別滴上固定〇2毫升體積之始、絶及 錄溶液，再將此試片置入該烘箱中以8〇〜i〇〇〇C之溫 度供乾24小時’待取出冷卻至室溫後，將該製備完成 含顯色劑之膠體除污劑，取定量1毫升均句塗佈於該 200909077 受鈷、绝及锶污染之試片上’觀察該試片表面不同放 射性物質位置顏色變化情形。 r由結果可知，該鈷物質針對含茜素和BrPADAp 之膠體除污劑有非常顯著之顏色改變，而該鉋物質與 錄物質則對於含茜素與Arsenaz。瓜之膠體除污劑有 較明顯之顏色變化。因此由本發明提供—種藉由添加 單一不同顯色劑於膠體除污劑中，偵測鈷、鉋及鳃等 :、放射I·生物質位置之方法，藉此可避免污染擴散而保 護操作人員安全及達到更有效除污之目的。 [第二實施例】含混合顯色劑之膠體除污劑呈色反應 凊參閱『第6圖』所示，係本發明之第二實施例 呈色變化示意圖。如圖所示：針對同一片污染試片中 同時具有二種或二種以上之鈷、铯或锶等具放射性物 、污& 首先長1供一種含二種混合顯色劑之膠體除 >可劑對於同時含有鈷、鉋及锶等物質於其表面上污染 之材質呈色情形。一方面亦使用如帛一實施例相同之 方法製備膠體除污劑，但在該第二實施例中，其膠體 除 >可劑係使用二種不同之顯色劑，先以等重量之比例 溶解於適量之乙醇溶液中，並將此配製完成之混合顯 色劑加入該膠體除污劑中，使其内含之混合顯色劑濃 16 200909077 度呈現為0.004%，並儲存備用。另外—方面則與第一 實施例相同，製備受不同放射性物質污染之試片，並 r將分別配製完成濃度為1000百萬分率之鈷、鉋及勰溶 液’個別取0.2毫升滴於同一片不銹鋼材質之試片上， 於8〇〜1〇〇〇C溫度中供乾2〇時，待冷卻至室溫後’ 將該製備完成含混合顯色劑之膠體除污劑，取定量i 毫升均勾塗佈於該受钻、铯及錄等物質污染之試片 上’觀察同-片試片上銘、铯及錄位置所呈現顏色變 化之凊形，其中，該混合顯色劑係為
BrPADAP+ArSenaZ〇 111、齡紅 + 茜素、齡紅+ArSenaz0 ΠΙ及茜素+Arsenazo冚。 由釔果可知，藉由該混合顯色劑之加入，對於污 染之材質表面上同時具有鈷、鉋及鳃等具放射性物質 存在時’可藉由不同顏色之顯示，指示出⑽位置及 放射性物質種類，以達.到更有效除污之目的，其中， 顏色之呈現會隨受不同污染之材質而有所改變。 [第二實施例】膠體除污劑對於鈷、絶及鳃物質之除污 效果 可去除污染材質表面上之钻、絶及銘等物質之方 法，亦使用如第一實施例相同之方法製備具顯色功能 200909077 之膠體除污劑及不錄鋼材質之試片，另外再配製漢度 分別為1000百萬分率、500百萬分率及25百萬分^ r之鈷、鉋及鋰等溶液，將該不同濃度之鈷、鉋及鳃溶 液個別取定量0.2毫升，並分別滴於相同大小之不同 試片上，於80〜100〇C溫度中烘乾24小時，待冷卻至 至⑽·後，將該製備完成之膠體除污劑，取定量1毫升 刀別均勻塗佈於受不同濃度之鈷、鎚及勰污染之試片 上，於空氣中靜置乾燥使形成薄膜層，待12小時後去 除°亥薄膜層，再使用由體積10〇毫升配製成0.5體積 莫耳濃度（M)之硫酸溶液浸、泡清洗該試片，並取樣 刀析該硫酸溶液中殘留之姑、绝及銘濃度，藉以判斷 該膠體除污劑對於污㈣片上之#、絶及㈣質之除 污效率。 藉由實驗結果顯示，本發明具顯色功能之膠體除 ’可劑對於污染不銹鋼材質之試片，其表面上鈷 '铯及 至思等物質f 云除效果分別為99%、960/❶及97%，由此 °句可達到有效表面除污之效果。 t第四實施例】 _ | 卜. ~~步了解本發明具顯色功能之膠體除污劑 對於實際放封 ’、 财性核種污染之試片除污效率，於第四實 200909077 施例中使用實際受放射性核種鈷_6〇 (6〇c〇)、飽_137 (Cs )及锶-90 ( Sr )污染之試片進行測試。一方 r面使用與第三實施例相同之方法製備具顯色功能之膠 體除污劑及清洗不錄鋼材質之圓盤試片，而該圓盤試 片之直徑係為3.5公分（cm )。另外—方面則配製不同 活度且具有鈷-60、鉋-137及勰_9〇等放射性核種之混 合試液，將該核種之混合試液取〇 2毫升滴於該清洗 烘乾之不銹鋼圓盤試片上，於紅外線燈5〇〇瓦（w) 下照射烘乾24小時，待冷卻至室溫後，將該製備完成 之膠體除污劑取1毫升均勻塗佈於實際受核種污染之 不銹鋼圓盤試片上，於空氣中乾燥靜置使形成該薄臈 層，待12小時後去除該薄膜層，將該不銹鋼圓盤試片 置於核種活度分析儀（pIC MpC2〇〇〇，s/N〇232521 )上， 分析殘留於該圓盤試片上之放射性活度，並利用如下 列公式算出除污效率： 除污率(％) 此外亦可算出除污因子（DF值），該除污因子之 定義為： 除污前表面活度 除污因子=丽SSSgj 19 200909077 由.本發明具顯色功能之膠體除污劑對於表面實際 文放射性核種始-60、絶-137及鹤-90污染之試片，其 除污效率係大於98%以上，且除污因子約為1〇2,已與 一般電解除污其除污因子之範圍1〇2〜1〇3相近，足以 顯示本發明之膠體除污劑確實可有效達到表面除污之 效果。 因此，以上各實施例在在皆顯示，由本發明利用 至v種尚分子聚合物及特性添加劑與除污劑組成， 配製成黏度適中之膠體除污劑，使其塗佈於受放射性 物質污染之金屬表面上，於乾燥後能形成具機械強度 佳、勒性好且容易去除之薄膜層。由於該薄膜層内含 有本發明結合除油及具特殊螯合作用之除污劑配方， 可利用其組成份與具放射性污染金屬物質進行化學反 應使形成鍵結’再藉由於該膠狀流體中加入單一或一 種以上之特殊顯色劑，可明確顯示出具放射性物質於 金屬表面上3染之位置’不僅可於常溫條件下達到有 效除〉可或防止該金屬表面污染之目的，並且亦可防止 操作亡員誤觸及污染擴散等問題。此外，使用該薄臈 層除3其操作簡單，產生之少量固體廢棄物亦可藉由 焚化輕易處理’因此不會有二次污染之問題。9 20 200909077 综上所述，本發明係一種放射性污染金屬表面之 除π方法，可有效改善習用方法之種種缺點，利用混 ^合高分子聚合物及特性添加劑與除污劑配方所組成之 膠體除污劑，除了能有效去除污染金屬表面上之放射 性物質及油污外’其添加之顯色劑亦具有指示污染位 置之功能，使㈣於金屬表面所形成之薄膜層經去除 後，表面污染活度可降至環境背景值内，以達到有效 提升除污效率之目的’進而使本發明之産生能更進 ^更實用、更符合使用者之所需確已符合發明專 利申請之要件，爰依法提ώ專利申請。 Α准以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已， 當：能以此限定本發明實施之範圍；&，凡依本發明 申請專利範圍及發明說明書内容所作之簡單的等效變 化與修飾’皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍内。 21 200909077 【圖式簡單說明】 第1圖，係本發明之製作流程示意圖。 第2圖，係本發明之膠狀流體流程示意圖。 r 第3圖，係本發明之膠體除污劑流程示意圖。 第4圖，係本發明具顯色功能之膠體除污劑流程示意 圖。 第5圖，係本發明之第一實施例呈色變化示意圖。 第6圖，係本發明之第二實施例呈色變化示意圖。 【主要元件符號說明】 步驟11〜13 步驟2 1〜4 0 22