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可剥离膜去核污染的现状和展望探讨

2021-12-30

科学与信息化 2021年7期
关键词:核污染成膜丙烯酸

西南科技大学 四川 绵阳 621000

可剥离膜是以高分子化合物为基底,加入各种络合物,乳化剂,成膜剂等形成的一种液态膜液。它的作用机理主要是通过液态膜在凝胶成为固态膜之间会在膜自身的分子之间产生吸附力和粘力,将设备表面的放射性污染物吸附到可剥离膜上,再将可剥离膜从设备表面揭下以达到除去放射性污染物的目的。

1 放射性污染物去污方法的分类

1.1 利用化学机理去除污染物

利用化学作用机理去污的方法是通过不同的化学作用方式来达到对放射性废物的去除目的。主要方法有化学泡沫法,化学凝胶法,有机酸处理法,无机酸处理法,络合处理法等[1],主要应用于特殊设备的表面去污处理。

1.2 利用生物作用去除污染物

生物处理法主要是应用自然界已经存在的某些特别的生物来对核污染进行处理,比如采用地杆菌属来对核燃料生产过程中产生的铀辐射进行固定,防止它发生迁移;通过微生物自身细胞表面或者细胞内部的特殊作用来将核污染物吸进细胞内,或者利用一些特殊的、对核污染物具有吸附作用的植物对被核污染物污染的地域进行放射性去污处理等。

1.3 利用物理作用去除核污染物

利用一些物理作用去除放射性核污染。比如物理洗消中的用水流对被污染的设备表面进行清洗,但此方法只适用于耐腐蚀的非电子仪器设备,但如果是用于去除放射性污染物,那么将产生放射性污染物废水,可能会对环境造成二次污染[2]。当设备是不耐腐蚀的电子仪器并且污染物是具有放射性的核素时,那么便不能采用物理洗消的方法进行核素污染物处理,这时便可以采用可剥离膜去污的方法来对污染物进行去除以及方便后续对污染物的处理。

2 可剥离膜去除放射性核污染物的研究现状

可剥离膜去污目前已经得到很大的研究,可剥离膜主要是用大分子材料比如PVA作为基体材料,再加入淀粉,由于淀粉与PVA的分子中都含有大量的羟基,大量的羟基之间相互产生作用破坏了淀粉分子内的氢键的稳定性来改善薄膜的性能[3],再通过加入各种交联剂、乳化剂、表面活性剂、络合剂[4]等促进成膜物质来使膜液的性能比如水溶性、膜的拉伸强度、断裂伸长率等得到较大提高。现如今主要是对基体以外的其他物质进行研究,例如:由于纯PVA制备的可剥离膜液的固含量低、热稳定性较差并且成膜时间较长,所以需要对材料进行改性处理,例如龙春华[5]等人对PVA材料进行改性处理,加入乙酸乙烯酯、丙烯酸与丙烯酸丁酯作为共聚单体并用半连续乳液聚合法制备去污乳液,使可剥离膜的最大热分解温度达到了368℃,断裂拉伸率达到了600%,固体含量达到了30%左右。在核污染处理中,去污之后去污材料的收集是一个问题,虽然可以通过防护使人员受辐射的量在一定的指标内,但是依然不安全,所以希望有一种可以安全收集的去污材料,例如陈二娟[6]所研制的用MMA和MAA为单体以BCPA为RAFT试剂来制备了一种自脆性二嵌段共聚物去污材料,这种材料进行去污之后可自动脆裂,所产生的具有放射性的脆片可以利用机器人进行收集并集中处理。由于现在的大多数膜液都是以水为溶解剂,所以在低温条件下水会结冰导致膜液无法在低温环境下进行放射性污染物的处理,因此需要一种特殊的材料来在低温条件下对放射性污染物进行处理,例如张坤[7]等人利用沸点较低的EA作为溶剂材料,以BA、MMA、AA为聚合用单体,加入各种成膜助剂使膜液的抗低温性能提高,得到了在低温环境下能正常去污的丙烯酸类材料。目前,针对可剥离膜去污材料已经有了许多的研究,但是利用可剥离膜去除放射性污染物后剥离下来的膜体材料的解决依然是一大难题。

3 展望

虽然现在可剥离膜去除放射性污染物的去污效率可以达到95%以上,但是针对某些特殊核素或者特殊环境的情况下,可剥离膜去除放射性污染物的方法依旧感到力不从心,甚至无法进行正常的去污工作,因此希望对可剥离膜的研究可以更多地针对这一类特殊问题,进一步提高可剥离膜在更多领域的使用,以及对某些特殊的,甚至是恶劣的环境的适用性。

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