本发明专利技术属于放射性去污技术领域，公开了一种用于铁基材料表面的腐蚀性自脆型放射性去污剂的制备方法，采用二氧化硅为无机组分，通过硅烷偶联剂KH550对二氧化硅进行改性；以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸三氟乙酯三元无规共聚物为有机组分，通过有机/无机复合制备复合型自脆性去污剂；再与硝酸等腐蚀组分复配，配制得到用于碳钢和不锈钢的腐蚀性自脆型放射性去污剂。本发明专利技术去污剂针对铁基金属材料表面强固定性放射性污染物，通过腐蚀性组分将铁基金属表层破坏，去污剂将污染物吸附包裹，干燥脆裂后形成脆片自行剥离，从而实现对于铁基金属表面放射性污染物的去除。
Preparation of Corrosive Self-Brittle Radioactive Detergent for Surface of Iron-based Materials
【技术实现步骤摘要】
用于铁基材料表面的腐蚀性自脆型放射性去污剂制备方法
本专利技术属于放射性去污
，尤其涉及一种用于铁基材料表面的腐蚀性自脆型放射性去污剂制备方法。
技术介绍
目前，最接近的现有技术：相比于煤炭、石油等传统能源，核能具有极高的能量密度，核燃料以极小的体积储存巨大的能量并能可控释放，因此自其被发现以来就迅速得以应用。核能的利用起始于上世纪四五十年代，所以目前在全世界范围内存在大量的核设施由于达到使用年限而正在退役或准备退役。同时，利用核能的生产、科研和技术改造仍在不断进行中，因此产生大量的被放射性核素污染的金属材料。这些被放射性核素污染的退役金属设备，例如：核工业设备，核材料储存容器、金属管道、阀门，金属器械、仪表及工具等，长期暴露于放射性核素下，其放射性污染情况比较复杂，不同于其他材料的放射性沾染污染，放射性污染物不仅仅简单附着于金属表面，还侵入到金属表面层中。大量的实际研究表明：超过绝大部分污染的放射性核素存在于金属表层十个微米深度范围中，而在金属表层十到四十微米深度范围内只存在低于百分之二污染的放射性核素，在金属表层更深层的深度范围内存在的放射性核素则更少，相对于核素污染总量基本可以忽略。因此对于金属材料表面的放射性污染物的去除要对金属表层进行破坏，以达到深层去污的目的，一般来说当去污深度达到10μm时，基本能够实现对于受污染金属材料表层的去污。目前发展成熟的金属表面放射性去污方法有很多，通常按照作用原理分为物理方法和化学方法两类。物理去污方法主要是指通过机械研磨、超声、激光、熔炼等物理手段对金属表面放射性污染进行去除的方法，常用的物理方法主要有熔炼去污、激光去污、机械研磨去污、喷射去污和超声波去污等。常用的化学方法主要有化学清洗去污、电化学去污、泡沫去污、凝胶去污、膜体去污和超临界流体去污等。就目前的各种去污技术而言，各种技术均存在一定的局限性。自脆型去污技术是化学膜体去污技术的新发展，去污剂膜体吸附污染物后膜体发生脆裂，自然剥落而达到去污的目的。相比于一般的化学去污方法，既符合废物最少化原则，又能通过机械收集而减少对人体的辐照伤害。自脆型去污方法的去污机理是通过去污剂膜体的吸附作用以及络合剂的络合作用去除表面的非固定性放射性污染，它不能用于去除金属表面的固定性放射性污染。而且P(MMA-co-MAA)和P(MMA-b-MAA)等有机物耐酸碱腐蚀性差，无法通过加入酸碱等腐蚀性组分，实现自脆型去污剂腐蚀金属表面的功能。综上所述，现有技术存在的问题是：现有的自脆型去污剂无法用于去除金属材料表面的固定性放射性污染物，去除效率低。而且P(MMA-co-MAA)和P(MMA-b-MAA)等有机物耐酸碱腐蚀性差，无法通过加入酸碱等腐蚀性组分，实现自脆型去污剂腐蚀金属表面的功能。现有的金属表面放射性污染去污方法存在二次废物量大、不能远程机械操作，后处理过程难度大等问题。解决上述技术问题的难度：(1)将自脆型去污剂腐蚀功能化，实现对铁基金属材料表面腐蚀性去污的的同时，又能保持去污剂的自脆性能，是本专利技术的难点之一。(2)通过引入无机粉体与聚合物复合提高自脆型去污剂的耐腐蚀性能，保证去污剂体系的耐腐蚀性能和自脆性能是本专利技术的难点之二。解决上述技术问题的意义：通过将自脆型去污剂腐蚀功能化制备腐蚀性自脆型放射性去污剂，兼具自脆型去污方法二次废物量少、可远程机械操作的优点，又能去除金属表面层中的放射性污染物。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种用于铁基材料表面的腐蚀性自脆型放射性去污剂制备方法。本专利技术是这样实现的，一种用于铁基材料表面的腐蚀性自脆型放射性去污剂的制备方法，采用二氧化硅为无机组分，通过硅烷偶联剂对二氧化硅进行改性。以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸三氟乙酯三元无规共聚物为有机组分，通过有机/无机复合制备复合型自脆性去污剂。再与硝酸等腐蚀组分复配，配制得到用于碳钢和不锈钢的腐蚀性自脆型放射性去污剂。进一步，复合型自脆性去污剂的制备方法包括：在聚四氟乙烯球磨罐加入无水乙醇和去离子水的混合液，再依次加入30nm二氧化硅、硅烷偶联剂KH550和乳化剂。按球磨锆珠与二氧化硅质量比10:1加入球磨锆珠，球磨45～60min后分离锆珠，得到改性二氧化硅悬浮液。向悬浮液中加入合成的无规共聚物溶液，使用高速乳化机剪切分散3～5min，制得复合型自脆性去污剂。进一步，所述混合液用量为72～73份。30nm二氧化硅用量为14～15份。无规共聚物溶液用量为7～7.5份。KH550用量为1～1.5份。乳化剂用量为3～3.5份。进一步，所述无规共聚物溶液的制备方法包括以下步骤：第一步，单体溶液的制备：称取甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸于烧杯中，使用高速乳化机剪切分散均匀，形成混合单体溶液，再取甲基丙烯酸三氟乙酯于另一个烧杯中。第二步，引发剂溶液的制备：将偶氮二异丁腈在烧杯中用热无水乙醇溶解，用超声波混合均匀，形成引发剂溶液。第三步，无规共聚物的合成：在装有搅拌器的四口烧瓶中加入无水乙醇，75～78℃下搅拌，用恒压滴液漏斗同时向四口烧瓶中滴加甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸混合单体溶液和制备的引发剂，控制滴加时间在30min左右，滴完后反应3～4h，再一次性加入甲基丙烯酸三氟乙酯，反应3～4h，冷却后出料。所述第一步中单体1即甲基丙烯酸甲酯用量：60～65份。单体2即甲基丙烯酸用量：25～30份。单体3即甲基丙烯酸三氟乙酯：8～10份。所述第二步中偶氮二异丁腈用量：1～2份，用量为单体总质量的0.69～1.43％。无水乙醇用量：128～132份，用量为单体总质量的88.28～94.62％。本专利技术另一目的在于提供一种利用所述铁基材料表面腐蚀性自脆型放射性去污剂的制备方法制备的复合型自脆性去污剂。进一步，碳钢表面腐蚀性自脆型放射性去污剂的制备方法包括：使用65～68％的浓硝酸配制5mol/L稀硝酸，在烧杯中加入配制的5mol/L稀硝酸，再加入硝酸缓蚀剂，在30℃水浴下搅拌完全溶解，得到碳钢腐蚀剂。取制备的复合型自脆性去污剂于烧杯中，再加入碳钢腐蚀剂，搅拌15～20min使之混合均匀，制得碳钢腐蚀性自脆型放射性去污剂。进一步，复合型自脆性去污剂用量为85～90份。5mol/L稀硝酸用量为10～15份。硝酸缓蚀剂用量为0.4～1.2份。本专利技术的另一目的在于提供一种所述铁基材料表面腐蚀性自脆型放射性去污剂的制备方法制备的碳钢腐蚀性自脆型放射性去污剂。进一步，不锈钢表面腐蚀性自脆型放射性去污剂制备方法包括：使用65～68％的浓硝酸配制5mol/L稀硝酸，在烧杯中加入配制的5mol/L稀硝酸，再加入氯化钠，在30℃水浴下搅拌完全溶解。冷却至室温后加入氯化铁，搅拌至完全溶解，得到淡黄色不锈钢腐蚀剂。取制备的复合型自脆性去污剂于烧杯中，再加入不锈钢腐蚀剂，搅拌15～20min使之混合均匀，制得不锈钢腐蚀性自脆型放射性去污剂。复合型自脆性去污剂用量为75～80份。5mol/L稀硝酸用量为15～20份。氯化铁用量为0.25-1.75份。氯化钠用量为0.1～0.35份。本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述铁基材料表面腐蚀性自脆型放射性去污剂的制备方法制备的不锈钢表面腐蚀性自脆型放射性去污剂。综上所述，本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术提供本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于铁基材料表面的腐蚀性自脆型放射性去污剂的制备方法，其特征在于，所述铁基材料表面腐蚀性自脆型放射性去污剂的制备方法采用二氧化硅为无机组分，通过硅烷偶联剂对二氧化硅进行改性；以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸三氟乙酯三元无规共聚物为有机组分，通过有机/无机复合制备复合型自脆性去污剂；再与硝酸等腐蚀组分复配，配制得到用于碳钢和不锈钢的腐蚀性自脆型放射性去污剂。
【技术特征摘要】
1.一种用于铁基材料表面的腐蚀性自脆型放射性去污剂的制备方法，其特征在于，所述铁基材料表面腐蚀性自脆型放射性去污剂的制备方法采用二氧化硅为无机组分，通过硅烷偶联剂对二氧化硅进行改性；以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸三氟乙酯三元无规共聚物为有机组分，通过有机/无机复合制备复合型自脆性去污剂；再与硝酸等腐蚀组分复配，配制得到用于碳钢和不锈钢的腐蚀性自脆型放射性去污剂。2.如权利要求1所述的铁基材料表面腐蚀性自脆型放射性去污剂的制备方法，其特征在于，复合型自脆性去污剂的制备方法包括：在聚四氟乙烯球磨罐加入无水乙醇和去离子水的混合液，再依次加入30nm二氧化硅、硅烷偶联剂KH550和乳化剂；按球磨锆珠与二氧化硅质量比10:1加入球磨锆珠，球磨45～60min后分离锆珠，得到改性二氧化硅悬浮液；向悬浮液中加入合成的无规共聚物溶液，使用高速乳化机剪切分散3～5min，制得复合型自脆性去污剂。3.如权利要求2所述的铁基材料表面腐蚀性自脆型放射性去污剂的制备方法，其特征在于，所述混合液用量为72～73份；30nm二氧化硅用量为14～15份；无规共聚物溶液用量为7～7.5份；KH550用量为1～1.5份；乳化剂用量为3～3.5份。4.如权利要求2所述的铁基材料表面腐蚀性自脆型放射性去污剂的制备方法，其特征在于，所述无规共聚物溶液的制备方法包括以下步骤：第一步，单体溶液的制备：称取甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸于烧杯中，使用高速乳化机剪切分散均匀，形成混合单体溶液，再取甲基丙烯酸三氟乙酯于另一个烧杯中；第二步，引发剂溶液的制备：将偶氮二异丁腈在烧杯中用热无水乙醇溶解，用超声波混合均匀，形成引发剂溶液；第三步，无规共聚物的合成：在装有搅拌器的四口烧瓶中加入无水乙醇，75～78℃下搅拌，用恒压滴液漏斗同时向四口烧瓶中滴加甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸混合单体溶液和制备的引发剂，控制滴加时间在30min左右，滴完后反应3～4h，再一次性加入甲基丙烯酸三氟乙酯，反应3～4h，冷却后出料；所述第一步中单体1即甲基丙烯酸甲酯用量：60～65份；单...
【专利技术属性】
技术研发人员：李银涛，周元林，何智宇，李迎军，刘星浩，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51
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