[發明專利]一種具有表面微-納結構的水精餾填料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110781730.X
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113426400B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 陳超;李佳懋;彭述明;錢達志;王和義;黃洪文;肖成建;王鑫;侯京偉;陳曉軍;岳磊;趙林杰;付小龍;冉光明;龔宇;王君妍;楊茂;夏修龍
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院核物理與化學研究所
• 主分類號: B01J19/30
• 分類號: B01J19/30;B01D3/32
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 馮玲玲

本發明公開了一種具有表面微?納結構的水精餾填料及其制備方法，所述水精餾填料的材料為金屬，填料表面具有由變價金屬氫氧化物的高表面能晶面組成的微?納結構；所述制備方法包括：對水精餾填料原料進行除油脫脂、對水精餾填料原料進行表面羥基化處理和水精餾填料原料表面微?納結構化處理三個步驟。本發明公開的具有表面微?納結構水精餾填料，是一種全新的水精餾填料，其分離效率大幅度提升，利用本發明的水精餾填料夠降低水精餾裝置的填料高度，使水精餾裝置小型化，降低投資成本和能耗。

技術領域

本發明屬于水精餾填料表面處理處理領域，尤其涉及一種具有表面微-納結構的水精餾填料及其制備方法。

背景技術

水精餾技術在重水、重氧水以及貧氘水生產領域被廣泛使用，在內陸核電站含氚廢水去氚、乏燃料后處理廠含氚廢水去氚以及聚變堆包層冷卻水去氚等領域有巨大的應用前景。由于輕水/重水/重氧水/氚化水之間的相對揮發度極小，水精餾生產過程所需理論板數多、回流比高、裝置龐大、需要多塔級聯，投資成本和能耗都較高。為了減小水精餾裝置規模，減少投資成本并提高操作經濟性，需要盡可能提高水精餾填料的分離效率。

水精餾填料分離效率受到介質的物理性質，特別是粘度和表面張力等的影響，若直接將石油化工領域使用的常規精餾填料用于水精餾填料，那么水在填料表面難以有效鋪展成膜，分離效率很低。為提高水精餾填料分離效率，需對常規商用填料作表面處理，盡可能直接增加填料的宏觀表面積，并對不同材質改變填料的表面性質，增進親水性，提高傳質效率。

現有技術中通過對填料進行表面處理后，對于含水物系填料分離效率提升了約10～30％，天津大學和中國工程物理研究院核物理與化學研究利用表面氧化的方法對水精餾填料表面改性后，其水精餾填料的分離效率得到了很大提升，分離效率提升了84.2％～141.7％，但該填料用于水精餾時裝置高度和體積仍然較大，還需進一步對水精餾填料進行進一步的改進。

因此，亟需一種高分離效率的水精餾填料，該水精餾填料具有較高的分離效率，利用其能夠降低水精餾裝置的填料高度，使水精餾裝置小型化，降低投資成本和能耗。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種新型水精餾填料，該填料表面具有微-納結構，該水精餾填料具有較高的分離效率，利用其能夠降低水精餾裝置的填料高度，使水精餾裝置小型化，降低投資成本和能耗。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：一種具有表面微-納結構的水精餾填料，所述水精餾填料的材料為金屬，填料表面具有微-納結構，所述微-納結構由變價金屬氫氧化物結晶形成。

優選的，所述金屬為不銹鋼、磷青銅、紫銅、鎳和鋁其中任意一種。

優選的，所述變價金屬氫氧化物為鋁氫氧化物、銅氫氧化物、錳氫氧化物、鈷氫氧化物、鎳氫氧化物和鈦氫氧化物中的任意一種或多種。

優選的，所述微-納結構為針狀微-納結構、雪花狀微-納結構、片狀微-納結構和樹枝狀微-納結構中的任意一種。

一種具有表面微-納結構的水精餾填料的制備方法，所述方法包括：

S1：利用脫脂劑或有機溶劑對水精餾填料原料進行除油脫脂；

S2：利用等離子體清洗裝置對水精餾填料原料進行表面羥基化處理；

S3：進行水精餾填料原料表面微-納結構化處理，清洗、干燥得到具有表面具有微-納結構水精餾填料。

優選的，所述步驟S1包括以下步驟：

S11：根據水精餾填料原料表面油污的含量選擇脫脂劑或有機溶劑；

S12：將水精餾填料原料浸泡在脫脂劑或有機溶劑溶液中，利用超聲波進行清洗；

S13：采用去離子水清洗，除去水精餾填料原料表面的殘余脫脂劑或有機溶劑。