[發明專利]用于放射性碘氣體、氣溶膠去除的Bi@纖蛇紋石氣凝膠的制備及應用

有效

• 申請號: 202210059869.8
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114345301B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發明（設計）人: 段濤;李駿宇;朱琳;雷潔紅;曹嘉芯;段思逸菡
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30;B01D53/02;G21F9/02
• 代理公司: 綿陽遠卓弘睿知識產權代理事務所(普通合伙) 51371
• 代理人: 張忠慶

本發明公開了一種用于放射性碘氣體、氣溶膠去除的Bi@纖蛇紋石氣凝膠的制備及應用，包括：將五水合硝酸鉍、水合肼、納米纖蛇紋石、乙二醇混合放入反應釜中反應，冷卻后抽濾，用無水乙醇洗滌多次后真空干燥；將真空干燥后的樣品加入水中，然后加入雙(2?乙己基)磺基丁二酸鈉，攪拌分散，得到納米懸濁液，將硅烷水解液加入納米懸濁液中，攪拌，得到老化溶液；將老化溶液預凍后，冷凍干燥，然后真空干燥、透析、洗滌，再次真空干燥，得到用于放射性碘氣體、氣溶膠去除的Bi@纖蛇紋石氣凝膠。本發明的Bi@纖蛇紋石氣凝膠復合材料具備過濾兼碘吸附功能，耐酸耐熱，疏水性好，適合一般場所與特殊場所過濾系統應用。

技術領域

本發明屬于納米材料和涉及含碘超細顆粒氣溶膠的過濾領域，具體涉及一種用于放射性碘氣體、氣溶膠去除的Bi@纖蛇紋石氣凝膠的制備及應用。

背景技術

近年來，隨著核能的發展，核電廠的建設在不斷推進，相對的，為滿足可持續性發展，乏燃料后處理廠建設也在加大。但在乏燃料后處理廠中，放射性碘氣溶膠(0.3um以下)產生于包括在工藝流程中的乏燃料接受，貯存，切斷，溶解，硝酸回收，工藝溶液和液態廢物的蒸發濃縮，廢物煅燒，熔融等操作過程。放射性碘氣溶膠由于包含¹²⁹I，其衰變產生的α、β、γ射線會對人體造成傷害，若吸入懸浮在空中的放射性碘氣溶膠，還會對人體形成內照射，損傷人體內部器官。暴露在空氣中也會對環境生態造成放射性污染。

長久以來乏燃料后處理廠通風系統采用的高效空氣過濾器(HEPA)為玻璃纖維紙，但該材料具有容塵量差，材質易碎，造價昂貴等缺點。

纖蛇紋石作為一種天然的納米級礦物纖維，自然儲備豐富，價格低廉，其耐高溫，耐強酸性，是嚴峻工作環境下作為過濾材料的不二候選。

發明內容

鑒于以上技術問題，本發明提出一種具有選擇性、穩定性好及吸附效果好的用于放射性碘氣體、氣溶膠去除的Bi@纖蛇紋石氣凝膠及其制備方法。

本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優點。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種用于放射性碘氣體、氣溶膠去除的Bi@纖蛇紋石氣凝膠的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、將五水合硝酸鉍、水合肼、納米纖蛇紋石、乙二醇混合放入反應釜中140～180℃反應4～8h，冷卻后抽濾，用無水乙醇洗滌多次后真空干燥；

步驟二、將真空干燥后的樣品加入水中，然后加入雙(2-乙己基)磺基丁二酸鈉，攪拌分散，得到納米懸濁液，將硅烷水解液加入納米懸濁液中，攪拌，得到老化溶液；

步驟三、將老化溶液預凍后，冷凍干燥，然后真空干燥、透析、洗滌，再次真空干燥，得到用于放射性碘氣體、氣溶膠去除的Bi@纖蛇紋石氣凝膠。

優選的是，步驟一中，所述五水合硝酸鉍中的鉍和水合肼的摩爾質量比為1:30～1:50；五水合硝酸鉍中的Bi相對納米纖蛇紋石的負載量為10％～30％；納米纖蛇紋石與乙二醇的質量比為1:80～120。

優選的是，其特征在于，步驟二中，硅烷水解液由鹽酸與甲基三甲氧基硅烷偶聯劑混合攪拌制備，體積比為1:1，pH為3，攪拌時間為10～15min；所述鹽酸的濃度為0.3～0.8mol/L.

優選的是，步驟二中，真空干燥后的樣品在所述納米懸濁液中的濃度為8～20mg/mL；雙(2-乙己基)磺基丁二酸鈉在所述納米懸濁液中的濃度為1～3mg/mL；所述硅烷水解液與納米懸濁液的體積比為1～3:100。

優選的是，所述步驟二中，攪拌分散的過程為：先機械攪拌，隨后在在乳化機下以7000～9000rad/min的轉速進一步分散3～8min，得到納米懸濁液。

優選的是，所述步驟二中，將硅烷水解液加入納米懸濁液中，機械攪拌100～150min，得到老化溶液。