一种用于表面放射性沾染去污的新型水凝胶制备及其应用

本发明属于高分子水凝胶，具体涉及一种表面放射性核素沾染去污的水凝胶的制备方法及其应用。

背景技术：

1、核能作为化石能源的替代品之一，可以帮助我们平衡环境保护和可持续发展，使我们能够高效地获取能源，为生产生活带来了巨大的便利。然而，在核设施的运行和退役、核材料的运输以及发生核事故的情况下，会发生放射性表面污染。人们在从事涉核的各项实践活动中，可能会发生割伤、刺伤、爆炸伤、烧烫伤等创伤，从而可能发生皮肤伤口的放射性核素沾染。放射性物质很容易经创面进入人体，再转移至血液、肝脏、肾脏等组织，对人体各器官造成长期的内照射，对人体健康造成严重危害。除此之外，若是发生在军事应用中，放射性核素皮肤伤口沾染发生后，对官兵战斗能力将产生巨大的影响。因此开展表面放射性污染的去污技术研究成为核能开发利用的一项不可忽视的工作。为消除或减小表面放射性污染，需要研究开发相关的放射性污染去污剂和去污技术。

2、目前表面放射性污染的去污方法可以分为物理去污、化学去污等。物理去污法包括喷砂去污法、干冰去污法、超声去污法等。常用的化学去污方法有化学泡沫及凝胶去污、自脆膜剥离、电化学去污等。现有去污方法的共同问题是容易产生二次污染。其中可剥离膜是一种众所周知的去污染方法，其在干燥时可以很容易地从表面剥离，可以避免额外的放射性水处理。然而，可剥离膜仅对松散污染显示出良好的效果，并且可剥离膜去污剂的流变性能控制较为复杂，为适应喷涂操作，去污剂的粘度要求较高。

3、因此，研发一种适用性更强的放射性核素沾染的去污剂是本领域亟待解决的问题之一。

技术实现思路

1、1、发明目的

2、针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种放射性核素沾染去污的水凝胶、制备方法及应用。针对放射性污染表面去污剂需要用水冲洗，既限制技术应用范围又产生液体放射性废物的问题，提供一种瓜尔胶基水凝胶表面去污材料及制备方法。

3、2、技术方案

4、本发明的技术方案为：

5、第一方面，本发明提供一种放射性核素沾染去污的水凝胶gg-gly-pb，所述水凝胶包括以下质量份组分：1-5质量份瓜尔胶(gg)、1-15质量份甘油(gly)、0.1-0.5质量份硼砂、0.05-0.5质量份普鲁士蓝(pb)和80-95质量份水；

6、其中甘油作为增塑剂，硼砂作为交联剂，普鲁士蓝作为吸附剂；瓜尔胶、硼砂和甘油之间的氢键构建物理交联水凝胶，三者配合能够使得水凝胶保持高含水量，且无需完全干燥即可剥离。

7、第二方面，本发明提供一种第一方面所述放射性核素沾染去污的水凝胶的配置方法，具体包括以下步骤：

8、s1：按所述质量份比例称量各组分；将甘油与水混合，混合得到均一溶液a液；

9、s2：将瓜尔胶加入a液中混合至溶解得b液；

10、s3：将普鲁士蓝、硼砂逐一加入b液中，混合充分得到放射性核素沾染去污的水凝胶。

11、优选地，所述步骤s1～s3中，采用磁力搅拌器搅拌的方式混合。

12、第三方面，本发明提供一种第一方面所述放射性核素沾染去污的水凝胶的使用方法，具体包括以下步骤：将制备的水凝胶覆盖在放射性元素污染表面，覆盖厚度0.1～1cm，稳定作用后从表面剥离，达到去除表面放射性污染物的目的。

13、优选地，所述稳定作用的时间为2～24h。

14、优选地，所述放射性污染表面包括玻璃、不锈钢、橡胶、漆板或水泥的表面。

15、优选地，所述放射性元素包括cs、rn、po、fr、ac、th、u。

16、进一步地，所述放射性元素污染包括所述放射性元素的单质、盐、氧化物。

17、3、有益效果：

18、(1)通过瓜尔胶、硼砂和甘油之间的氢键构建物理交联水凝胶，水凝胶的高含水量有助于润湿污染物改善去污效果，而且不用完全干燥就可剥离。

19、(2)该方法制备的水凝胶材料良好的可剥离性可以避免水冲洗，消除了液体放射性废物带来的后处理问题。

20、(3)该方法制备的水凝胶材料对表面放射性污染具有优异的去污效果，后处理方便防止其二次扩散，可部分生物降解，便于后期绿色减容处理。

21、(4)本发明的制备方法操作简单、成本低廉且可快速生成，具有良好的应用前景。

技术特征：

1.一种放射性核素沾染去污的水凝胶，其特征在于，所述水凝胶包括以下质量份组分：1-5质量份瓜尔胶、1-15质量份甘油、0.1-0.5质量份硼砂、0.05-0.5质量份普鲁士蓝和80-95质量份水。

2.一种权利要求1所述的放射性核素沾染去污的水凝胶的配置方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的放射性核素沾染去污的水凝胶的配置方法，其特征在于，所述步骤s1～s3中，采用磁力搅拌器搅拌的方式混合。

4.一种权利要求1所述放射性核素沾染去污的水凝胶的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：将制备的水凝胶覆盖在放射性元素污染表面，稳定作用后从表面剥离，达到去除表面放射性污染物的目的。

5.根据权利要求4所述放射性核素沾染去污的水凝胶的使用方法，其特征在于，水凝胶覆盖厚度0.1～1cm。

6.根据权利要求4所述放射性核素沾染去污的水凝胶的使用方法，其特征在于，所述稳定作用的时间为2～24h。

7.根据权利要求4所述放射性核素沾染去污的水凝胶的使用方法，其特征在于，所述放射性污染表面包括玻璃、不锈钢、橡胶、漆板或水泥的表面。

8.根据权利要求4所述放射性核素沾染去污的水凝胶的使用方法，其特征在于，所述放射性元素包括cs、rn、po、fr、ac、th、u。

9.根据权利要求4所述放射性核素沾染去污的水凝胶的使用方法，其特征在于，所述放射性元素污染包括放射性元素的单质、盐、氧化物。

技术总结
本发明提供一种放射性核素沾染去污的水凝胶材料的制备方法及应用。所述去污材料的组分为瓜尔胶、交联剂、增塑剂、吸附剂和水。制备的水凝胶材料按质量百分比计，包括以下组分：1％‑5％瓜尔胶、0％‑15％甘油、0.1％‑0.5％硼砂、0.05％‑0.5％普鲁士蓝和80％‑95％水。其中，所述水凝胶通过氢键构建物理交联水凝胶，操作简单，实用性强。该去污材料对玻璃、不锈钢、橡胶、漆板和水泥表面的Cs具有有效的去除性能，产生二次废物少，成本低廉，扩大了技术应用范围，解决了液体放射性废物产生问题。

技术研发人员：李战国,林晓艳,王毅,杨蔓,李健
受保护的技术使用者：中国人民解放军军事科学院防化研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23