專利名稱：一種放射性核素去污劑的制備及使用方法
技術領域：
本發明屬于清洗去污領域的核素處理，涉及到魔芋葡甘聚糖的改性研究，以及通過研究各配方的最佳配比制備去污劑，用于鍍漆金屬表面的放射性核素污染物的去除。
背景技術：
一批核設施陸續服役期滿，其退役問題，成為核廢物管理中的重要內容，役物件要求去污后能滿足一般場合使用。目前對核設施去污的方法很多。例如噴砂清洗，超聲波清洗，干冰清洗，化學清洗等。但是諸如這些方法都有各種缺點比如處理會伴隨著大量放射性塵埃的形成和二次污染物的生成，使得作業環境四周被嚴重污染，這將對操作人員的健康及環境帶來嚴重的危害，在某些情況下，甚至會形成爆炸性混合物；超聲波清洗則是把物品侵泡在溶液中，這就存在對于體積大的物件不易處理的缺點；干冰清洗與其他噴介質不同，其顆粒溫度極低(_78°C)，這樣低的溫度就是干冰清洗具有獨特的熱力學性能，影響粘附污垢的機械性能；和超聲波清洗處理一樣，化學清洗處理后產生大量的放射性污水以及難以處理大體積器件。國內外也有通過制備可剝離膜去除核設施表面放射性污染物的先例，但是絕大部分都是高分子材質例如聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、過氯乙烯(CPVC)等，不僅屬于高能耗材料，并且去污后的二次處理容易產生廢氣，廢渣等弊端。而本發明所采用的改性KGM不僅屬于可自然降解材料，更因為其原料的可再生利用，顯得極具優勢。魔芋在我國產量較大，尤其四川，貴州地區占總產量的50%。早在20世紀四五十年代，日本學者就開始對魔芋葡甘聚糖(KGM)進行系統的理論和應用研究，開發出了一系列保健食品和其他可用于醫療化工等行業的產品。目前，日本的KGM開發已進入了多學科、多行業與多種技術復合的研究和開發階段。特別是利用魔芋葡甘聚糖分子含有活潑羥基的特性，通過酯化、硝化、醚化、接枝等化學改性制備新型的魔芋葡甘露聚糖衍生物，提高其水溶膠的黏度、穩定性及各種性能，使其具有適合各種用途的新功能，從而擴大其應用范圍，特別是通過共混、交聯及復合改性與其他材料發生化學或物理結合，從而得到優良熱塑性能的環境友好新材料，在綠色食品開發、農業、醫療保健、石油化工、日用化工、環保及建筑材料等領域都具有良好的應用和開發前景。雖然通過魔芋葡甘露聚糖接枝改性制備可降解材料、食品添加劑等報道已屢見不鮮，但是利用改性魔芋葡甘露聚糖酯膜為基體制備材料表面放射核素去污劑配方未見報道。并且目前對核設施去污的方法很多。
發明內容
本發明的目的旨在提供一種用于去除噴漆金屬表面放射性核素的去污劑及使用方法；以實現利用常見易得的魔芋葡甘露聚糖作為原料為解決鍍漆金屬放射性核素的去除提供一種高效安全的配方及方法。一種放射性核素去污劑的制備方法，放射性核素去污劑組成為A組分和B組分；其中A組分為魔芋葡甘聚糖酯溶液；B組分制備方法為有機酸、絡合劑、陰離子表面活性劑、成膜助劑，香精，水按照2% 5%、5% 10%、5% 10%、4% 5%、4% 5%、65% 80%的質量百分比混合得到。所述的制備方法，所述的魔芋葡甘聚糖酯溶液為10%_40%的魔芋葡甘聚糖乙酸酯或者10%-40的魔芋葡甘聚糖沒食子酸酯。所述的制備方法，所述A組分的制備方法為在催化劑濃硫酸的催化下，通過魔芋葡甘露聚糖與醋酸酐的酯化反應得到魔芋葡甘露聚糖酯，以10%-40%的濃度溶于冰醋酸。所述的制備方法，所述的催化劑為甲烷磺酸。所述的制備方法，所述乙酸酐換為沒食子酸。 所述的制備方法，所述有機酸是檸檬酸、草酸、沒食子酸中的一種。所述的制備方法，所述絡合劑是乙二胺四乙酸二鈉、乙二胺四乙酸四鈉中的一種。所述的制備方法，所述陰離子表面活性劑是脂肪醇硫酸鹽、十二烷基磺酸鈉中的一種。所述的制備方法，所述成膜助劑是三聚磷酸鈉、磷酸三鈉卡拉膠、黃原膠中的一種或者幾種混合。所述制備方法制備的放射性核素去污劑的使用方法，I)將組分A (濃度為25 Wt%)按照O. lL/m2均勻噴灑在有放射性污染物的材料表面，I分鐘后，取2倍于A組分質量的B組分均勻噴灑于其上；2)自然干燥2小時后成膜，揭膜、完成去污過程。與現有技術相比，本發明具有以下特點和有益效果( I)采用本發明，魔芋葡甘聚糖經酯化改性后由于其穩定性和粘度均有所提高，在金屬表面易成膜，再輔以水質的表面活性劑溶液，不僅能夠快速高效的去除污潰，并且成本低廉，操作簡便。通過改性的廉價的魔芋葡甘露聚糖，以及常用的表面活性劑，酸的配方并且以噴霧的形式實施。魔芋在我國四川，云南等大部分地區普遍存在。符合可持續發展要求，具有較大的實用價值和廣闊的應用前景；(2)采用本發明，由于魔芋葡甘聚糖酯本身含有大量的氫鍵，能與核素發生一定的螯合作用，再加上起泡劑的作用使得膜表面具有更多的空隙，另外，絡合劑的使用能夠更加充分的和金屬離子結合，由于組分B的使用使得膜具有大量的孔徑，表面積增大，(見圖O由于魔芋葡甘露聚酯本身含有的羥基和酯基等官能團也提供了大量參與金屬離子吸附的活性位點；此外一些外在的因素也會影響配方的吸附效果。例如略酸性的PH可以提高去除率。但是太強的酸性又會腐蝕鍍漆金屬表面。(3)從本發明配方制得的膜的SEM電鏡掃描圖可以看出，膜表面粗糙，內部結構疏松；從本發明配方制得的膜的紅外譜圖可知，它具有羥基，酯基，再加上EDTA的氨基，使得該配方是一種高效的去除金屬表面放射性核素污染物的配方。(4)采用本發明，去污劑的實施方法是手動噴撒，不僅操作方便，也避免了人體直接接觸，由于配方的組成復雜，對多種污染物均有去除效果，然后利用機械外力將吸附有金屬核素的膜去掉，即完成去污過程，該發明不僅工藝簡單，成本低廉，核素污染物吸附率達90%—96% ο
圖I中a是采用實施案I例制備的膜的SEM電鏡掃描圖像(外表面結構X4000倍)；b是采用實施案例3制備的膜的SEM電鏡掃描圖像(斷面結構X 500倍)；圖2是采用本發明制備的膜的紅外譜圖；圖3是通過本發明對Th和Sr的吸附效果圖。
具體實施例方式以下結合具體實施例，對本發明進行詳細說明。實施例I :I)將組分A (濃度為25 Wt %)按照O. lL/m2均勻噴灑在有放射性污染物的材料表·面，I分鐘后，取2倍于A組分質量的B組分均勻噴灑于其上；2)自然干燥2小時后成膜，揭膜、完成去污過程。圖I中a圖是采用本實施例制備的膜的SEM電鏡掃描圖像(外表面結構X4000倍);通過掃描電鏡對摻有表面活性劑配方的改性魔芋葡甘聚酯膜外表面和斷面進行直接觀察，發現其表面凸凹不平，表面積較大，具有疏松的結構特征，表明它有利于吸附放射性核素金屬離子；其中A組分的制備將魔芋精粉與60% (v/v)的乙醇溶液將魔芋精粉與60% (v/V)的乙醇溶液按照I :4(g/ml)的比例在室溫下溶脹I 一 2小時，真空抽濾后，加入250ml的三頸圓底中，再加入按照與魔芋精粉體積比為I :1. 5的冰醋酸，以及與魔芋精粉比例為5 40g/ml的乙酸酐。在60-65°C的條件下用硫酸催化反應I. 5小時，反應完成得到的魔芋醋酸酯溶液，經過抽濾，稱量計算使其濃度達到最佳的25 wt %。B組分的制備檸檬酸，乙二胺四乙酸二鈉，12烷基苯磺酸鈉，三聚磷酸鈉，香精，水按照2 :5 :5 4 4 80的質量比混合得到B組分。實施例2 I)將組分A (濃度為25 wt%，使用量為O. lL/m2)均勻噴灑在有放射性污染物的材料表面，I分鐘后，取2倍于A組分質量的B組分均勻噴灑于其上；2)自然干燥2小時后成膜，揭膜、完成去污過程。A組分的制備將魔芋精粉與60%的乙醇溶液按照I :4(g/ml)的比例在室溫下溶脹I 一 2小時，真空抽濾后，加入250ml的三頸圓底中，再加入按照與魔芋體積為I :1. 5的無水吡唆，以及與魔芋比例為5 40g/ml的乙酸酐。在60-65°C的條件下用硫酸催化反應I. 5小時，反應完成得到的魔芋醋酸酯溶液，經過抽率，稱量計算使其濃度達到最佳的25 wt %。B組分的制備檸檬酸，乙二胺四乙酸二鈉，12烷基苯磺酸鈉，三聚磷酸鈉，香精，水按照3 :6 :6 5 5 75的質量比混合得到B組分。實施例3I)將組分A (濃度為25%，使用量為O. lL/m2)均勻噴灑在有放射性污染物的材料表面，I分鐘后，取2倍于A組分質量的B組分均勻噴灑于其上；2)自然干燥2小時后成膜，揭膜、完成去污過程。圖I中b圖是采用本實施例制備的膜的SEM電鏡掃描圖像(斷面結構X 500倍)；通過掃描電鏡對摻有表面活性劑配方的改性魔芋葡甘露聚酯膜外表面和斷面進行直接觀察，發現其表面凸凹不平，表面積較大，具有疏松的結構特征，表明它有利于吸附放射性核素金屬離子；其中A組分的制備將魔芋精粉與60%的乙醇溶液按照I :4(g/ml)的比例在室溫下溶脹1-2小時，真空抽濾后，加入250ml的三頸圓底中，再加入按照與魔芋比例為5:20g/ml的冰醋酸，以及與魔芋質量比為2:1的沒食子酸。在60°C的條件下用硫酸催化反應I. 5小時，反應完成得到的魔芋沒食子酸酯溶液，經過抽率，稱量計算使其濃度達到最佳的25%。B組分的制備檸檬酸，乙二胺四乙酸二鈉，12烷基苯磺酸鈉，三聚磷酸鈉，香精，水按照4 :7 :7 6 6 70的質量比混合均勻攪拌。實施例4I)將組分A (濃度為25%，使用量為O. lL/m2)均勻噴灑在有放射性污染物的材料表面，I分鐘后，取2倍于A組分質量的B組分均勻 噴灑于其上；2)自然干燥2小時后成膜，揭膜、完成去污過程。圖2是采用本發明制備的膜的紅外譜圖；去污膜的紅外譜圖解析由圖4可知，1720CHT1處的吸收峰較強且寬，說明存在大量的C=0，且來自于酯基；1641 cnT1的峰來自酮基中C=O和酰胺I伸縮振動；1520 cnT1是酰胺伸縮振動；1240 cnT1處的吸收峰為-CH3的對稱彎曲振動峰；1101 cm-1處吸收峰主要是-OH的彎曲振動和C-O-C的伸縮振動。A組分的制備如上述實施例3中所述出組分配方的制備檸檬酸，乙二胺四乙酸二鈉，12烷基苯磺酸鈉，三聚磷酸鈉，香精，水按照5 :10 :10 :5 :5 65的質量比混合得到水質的噴劑。實施例5I)將組分A (濃度為25%，使用量為O. lL/m2)均勻噴灑在有放射性污染物的材料表面，I分鐘后，取2倍于A組分質量的B組分均勻噴灑于其上；2)自然干燥2小時后成膜，揭膜、完成去污過程。A組分的制備將魔芋精粉與60%的乙醇溶液按照I :4(g/ml)的比例在室溫下溶脹I 一 2小時，真空抽濾后，加入250ml的三頸圓底中，再加入按照與魔芋體積為I :1. 5的無水吡啶，以及與魔芋比例為5 40g/ml的沒食子酸。在60-65°C的條件下用甲烷磺酸催化反應I. 5小時，反應完成得到的魔芋醋酸酯溶液，經過抽率，稱量計算使其濃度達到最佳的25%。B組分配方的制備檸檬酸，乙二胺四乙酸二鈉，12烷基苯磺酸鈉，三聚磷酸鈉，香精，水按照5 :10 :10 :5 :5 65的質量比混合得到水質的噴劑。實施例1-5中，采用不同配方比例和合成方法獲得本發明的去污劑的A，B兩組分。去污實驗的具體研究實施例6對Sr2+金屬離子污染物的去除。去污工藝A組分的制備方法如上述實施例I制備得到去污劑組分AB組分的配方檸檬酸，乙二胺四乙酸二鈉，12烷基苯磺酸鈉，三聚磷酸鈉，香精，水按照2 :5 :5 4 4 80的質量比混合。分別將制備得的50份A組分裝入噴壺a，50份B組分裝入b噴壺中。把A，B組分按照I :1的比例先后均勻噴在總量有ImgSrf+離子污染物的噴漆不銹鋼表面。在自然條件下成膜2h后揭下測試剩余離子量，結果表明去污率約為95. 0%。實施例6 對Sr2+離子的污染物的去除去污工藝A組分的制備方法如上述實施例I制備得到去污劑組分A
B組分的配方檸檬酸，乙二胺四乙酸二鈉，12烷基苯磺酸鈉，三聚磷酸鈉，香精，水按照2 :5 :5 4 4 80的質量比混合。分別將制備得的60份A組分裝入噴壺a, 30份B組分裝入b噴壺中。把A，B組分按照2 1的比例先后均勻噴在總量有ImgSrf+離子污染物的噴漆不銹鋼表面。在自然條件下成膜后2h揭下測試剩余離子量，結果表明去污率約為96. 4%實施例7 對Sr2+離子的污染物的去除去污工藝A組分的制備方法如上述實施例I制備得到去污劑組分A ；B組分的配方檸檬酸，乙二胺四乙酸二鈉，12烷基苯磺酸鈉，三聚磷酸鈉，香精，水按照2 :5 :5 4 4 80的質量比混合。
分別將制備得的90份A組分裝入噴壺a, 30份B組分裝入b噴壺中。把A，B組分按照約為3 1的比例先后均勻噴在總量有ImgSrf+離子污染物的噴漆不銹鋼表面。在自然條件下成膜后2h揭下測試剩余離子量，結果表明去污率約為96. 8%。實施例8-18對Sr2+離子的污染物的去除去污工藝在此實施例中，使用本發明去污劑使用A，B組分的比例為I :2，對不同Sr2+的污染量的去除率進行了研究。
權利要求
1.一種放射性核素去污劑的制備方法，其特征在于，放射性核素去污劑組成為A組分和B組分；其中A組分為魔芋葡甘聚糖酯溶液；B組分制備方法為有機酸、絡合劑、陰離子表面活性劑、成膜助劑，香精,水按照2% 5%、5% 10%、5% 10%、4% 5%、4% 5%、65% 80%的質量百分比混合得到。
2.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述的魔芋葡甘聚糖酯溶液為10%-40%的魔芋葡甘聚糖乙酸酯或者10%-40的魔芋葡甘聚糖沒食子酸酯。
3.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述A組分的制備方法為在催化劑濃硫酸的催化下，通過魔芋葡甘露聚糖與醋酸酐的酯化反應得到魔芋葡甘露聚糖酯，以10%-40%的濃度溶于冰醋酸。
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述的催化劑為甲烷磺酸。
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述乙酸酐換為沒食子酸。
6.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述有機酸是檸檬酸、草酸、沒食子酸中的一種。
7.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述絡合劑是乙二胺四乙酸二鈉、乙二胺四乙酸四鈉中的一種。
8.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述陰離子表面活性劑是脂肪醇硫酸鹽、十二烷基磺酸鈉中的一種。
9.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述成膜助劑是三聚磷酸鈉、磷酸三鈉卡拉膠、黃原膠中的一種或者幾種混合。
10.權利要求I至9任一所述制備方法制備的放射性核素去污劑的使用方法，其特征在于，I)將組分A (濃度為25 Wt %)按照O. lL/m2均勻噴灑在有放射性污染物的材料表面，I分鐘后，取2倍于A組分質量的B組分均勻噴灑于其上；2)自然干燥2小時后成膜，揭膜、完成去污過程。
全文摘要
本發明公開了一種放射性核素去污劑的制備方法，放射性核素去污劑組成為A組分和B組分；其中A組分為魔芋葡甘聚糖酯溶液； B組分制備方法為有機酸、絡合劑、陰離子表面活性劑、成膜助劑，香精，水按照2%~5%、5%~10%、5%~10%、4%~5%、4%~5%、65%~80%的質量百分比混合得到。采用本發明，魔芋葡甘聚糖經酯化改性后由于其穩定性和粘度均有所提高，在金屬表面易成膜，再輔以水質的表面活性劑溶液，不僅能夠快速高效的去除污漬，并且成本低廉，操作簡便。去污劑的實施方法是手動噴撒，操作方便，避免了人體直接接觸；工藝簡單，成本低廉，核素污染物吸附率達90％—96%。
文檔編號C11D10/02GK102899206SQ201210454230
公開日2013年1月30日 申請日期2012年11月14日 優先權日2012年11月14日
發明者林曉艷, 陳帥, 羅學剛 申請人:西南科技大學