一种用于核设施的碱性泡沫去污剂及其制备方法与流程

本发明属于核废物处置，具体涉及一种用于核设施的碱性泡沫去污剂及其制备方法。

背景技术：

1、自20世纪60年代以来，许多退役技术先进的国家先后完成了大批核设施的退役拆除工作，例如美国、日本、德国、英国、法国等。随着核设施退役的完成，积累了大量信息和经验。20世纪80年代以来，我国对核设施退役给予了高度重视，并且开展了核设施退役治理工作和相关的科研开发，开发了许多退役去污技术，以妥善的处理与处置，保护工作人员，保护公众和环境，减少残留的放射性物质和其它有害废物。

2、退役技术中常用高效的化学去污技术，通常利用化学试剂的溶解、氧化还原、络合、螯合、钝化、缓蚀、表面润湿等化学作用，除去带有放射性核素的污垢物、油漆涂层、氧化膜层等，然而该技术普遍具备一个致命缺点，即产生大量的二次废液。

3、因此，有必要开发一种新型的固体去污剂—泡沫去污剂，使其既能有效的将表面污染量降低到安全标准以下；保证去污对在线仪器没有损害；保证去污人员的人生安全；去污废液量小，去污废液易处置，还不造成二次污染。

4、国内外常制备合成酸性泡沫去污剂深度去除钢铁上的放射性污染物，然而核设施拆除过程中，除了钢铁，仍存在需要腐蚀去污的物质，例如纤维、皮肤、玻璃、陶瓷、铝和锌、非金属硼和硅等表面的放射性污物，此时就需要采用特定的碱性泡沫去污剂进行清洁。同时，对钢铁表面，可进行保护性的清洁。

5、现有技术中，文献号为cn111363635a的专利申请《用于放射性污染去污的防冻泡沫去污剂的制备及使用方法》公开了一种用于放射性污染去污的防冻泡沫去污剂的制备及使用方法，其涉及放射性污染去污领域，解决了现有放射性污染泡沫去污技术无法在低温下进行有效去污的问题，该防冻泡沫去污剂成分包括，生物质基发泡剂、生物质稳泡剂、稳泡助剂、有机酸、防冻剂、水。该发明制得的泡沫去污剂仅可在-35℃～0℃的低温下使用。

6、文献号为cn111979061a的专利申请《一种用于核设施的泡沫去污剂及其制备方法》公开了一种用于核设施的泡沫去污剂及其制备方法，该方法包括泡沫去污剂的配方：助剂、净化剂、阳离子表面活性剂、螯合剂、发泡剂、稳泡剂及去离子水；所述发泡剂包括2重量份～8重量份的十六烷基二甲基氧化胺，3重量份～5重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠盐，以及七步制备法。然而该发明制备工艺相对复杂繁琐，对操作要求较高。

7、文献号为cn111500375a的专利申请《一种放射性泡沫去污剂及其制备方法》公开了一种放射性泡沫去污剂，由碳酸氢钠0.5～5％、乙醇胺0.5～8％或三乙醇胺0.5～8％、表面活性剂、络合剂0.5～3％、助溶剂5～10％和水组成。该方法应用于不锈钢、碳钢、铝合金、镁合金、水泥、塑料等各型材料的去污，然而泡沫仅呈现弱碱性，不具备酸性泡沫对不锈钢、碳钢等的深度去污能力，也不具备对铝合金、镁合金等的碱性高效去污。

8、目前，退役核设施存在去除特定污染物的迫切需求，包括：(1)清洁金属和皮质用具等表面的放射性沾污油脂；(2)腐蚀性的清洁纤维、皮肤、玻璃、陶瓷等表面的放射性污物；(3)腐蚀性的清洁金属铝和锌、非金属硼和硅等整体的放射性污染物；(4)保护性的清洁钢铁表面放射性污染物。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述中存在的技术空白，提供了一种用于核设施的碱性泡沫去污剂及其制备方法，通过在冷却的碱性溶液中逐个加入去污成分和发泡成分即可配置成功，发泡后通过去污部件表面，即可达到去污的目的，同时还具有工艺操作简单、成本低、效率高以及环境友好的优点。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种用于核设施的碱性泡沫去污剂，包括碱性基底溶液，去污成分、发泡成分以及水，各组分及用量如下：所述碱性基底溶液1～5％；所述去污成分和发泡成分包括以下的组分：冠醚1～2％、十二烷基硫酸钠0.1～1％、黄原胶0.05～0.25％、烷氧基化物0.05～0.1％、烷基糖苷0.5～1％、乙二胺四乙酸0.5～1％、柠檬酸钠0.4～1％、酒石酸钠0.5～1％、草酸钠0.4～1％、高锰酸钾0.1～0.5％、硅酸钠0.1～0.5％，余量为水，上述用量均为重量百分比。

4、进一步，所述碱性基底溶液由氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁中的一种或多种配制而成。

5、进一步，所述的碱性泡沫去污剂中的黄原胶，可与羧甲基纤维素互相替换，亦或混合添加，添加总量为0.05～0.25％。

6、进一步，所述的碱性泡沫去污剂中的烷氧基化物可替换为失水山梨醇脂肪酸酯，也可替换为脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠，也可混合添加，添加总量为0.05％-0.1％。

7、一种制备如权利要求1～4任一项所述的用于核设施的碱性泡沫去污剂的制备方法，包括以下步骤：

8、步骤1：将碱性基底加入水中，在机械搅拌条件下，配备适合浓度的碱性基底溶液，冷却备用，形成第一原液；

9、步骤2：向所述第一原液中加入黄原胶，浸渍时间大于24小时候进行搅拌，在300～1000r/min下搅拌一定时间，混合均匀，随后加入冠醚、环糊精、葫芦脲和磺化杯芳烃中的一种，在冰盐浴中使其水溶液温度降到室温，搅拌溶解混合均匀形成第二原液；

10、步骤3：向所述碱性基底溶液中逐个添加去污剂和发泡成分，每加入一种成份时都须搅拌1-20min，待混合均匀后再加入其它成份，最后在300～1000r/min下搅拌一定时间，得到用于核设施的碱性泡沫去污剂；

11、步骤4：将上述组分置高压环境中，打入气体，使得气体扩散进入碱性泡沫去污剂，完成气体吸附后形成聚合物/气体体系，然后通过加热诱导泡孔形核和长大，最终形成大量泡沫，以便用于核设施的去污。

12、进一步，步骤4中，所述发泡过程中打入的气体为空气、n2、co2或其他惰性气体中的一种或者多种。

13、更进一步，所述发泡过程采用在60-200℃，10-30mpa环境中打入n2气体使其吸附，最终降压发泡。

14、进一步，所述碱性泡沫去污剂发泡比为5-30，根据泡沫产生速率判定反应的终止时间，即可得到符合要求稳定的碱性去污泡沫。

15、进一步，所述方法还包括，碱性泡沫去污剂进行放射性去污后，采用聚硅氧烷、聚醚改性硅油、乙醇溶液等进行冲洗回收，以大幅度减少二次污染。

16、进一步，所述方法还包括，通过超分子环状化合物对小分子去污成分进行包裹，在泡沫去污过程中进行缓释，提升泡沫中去污剂的容纳量，使其进行大规模的捕集。

17、综上所述，采用上述技术方案，本发明的有益效果是：

18、本发明泡沫去污剂选取氢氧化钠作为碱性基底，与添加的发泡成分和去污成分具有明显协同效应，发泡效率高，持液时间长，性能稳定，与配方各体系兼容性较好。

19、本发明泡沫去污剂选取黄原胶、羧甲基纤维素和烷基糖苷作为主要的发泡成分，可作为增稠剂、悬浮剂、乳化剂、稳定剂，具有独特的流变性，良好的水溶性、泡沫丰富细腻溶解性好，耐强碱和电解质，能够支持固体颗粒、液滴和气泡的形态，显示出很强的乳化稳定作用和高悬浮能力，湿润力强、去污力强、泡沫丰富细腻，提供高的发泡效率。

20、本发明泡沫去污剂选取十二烷基硫酸钠和烷氧基化物作为去污成分，也作为表面活性剂，溶于水，对碱和硬水不敏感，和水溶性碱盐、阴离子聚合物不发生化学反应，具备高的洗涤力,润湿能力和固体分散能力，具有有去污、乳化和优异的发泡力。

21、本发明泡沫去污剂选取冠醚、乙二胺四乙酸、柠檬酸钠、酒石酸钠、草酸钠、高锰酸钾和硅酸钠作为主要的去污成分，溶于水、碱液，能与mg2+、ca2+、mn2+、fe2+等金属离子结合，能作为金属沉淀剂、络合剂等，溶于水、碱液，以氧化还原多种污染物，通过大量实验发现，单一去污成分对放射性核素的去污选择性强，然而核设施退役过程中，不可避免的沾染复合型的污染，因此本发明通过对几种去污成分进行合理搭配，对各类放射性元素具备一定的去污能力。且氨氮含量低，对消泡后的二次废水处理兼容性好。

22、总之，本发明所述的方法各步骤科学合理，相辅相成，可操作性强，快速配置高效放射性去污碱性泡沫，本发明所述的泡沫去污剂能有效将放清洁核素，环境污染小，成本低，去污效率高、简化了加工工艺、节约了试剂消耗、效果显著，值得推广应用。具体来说，本发明所述的碱性泡沫去污剂作为碱性介质，其主要优点如下：(1)环保无毒；(2)安全；(3)经济成本低；(4)清洗效果好；(5)使用范围广；(6)发泡率高；(7)碱性持液量多；(8)去污效率高；(9)泡沫半衰期长。