[发明专利]用于放射性碘气体、气溶胶去除的Bi@纤蛇纹石气凝胶的制备及应用

说明书

本发明公开了一种用于放射性碘气体、气溶胶去除的Bi@纤蛇纹石气凝胶的制备及应用，包括：将五水合硝酸铋、水合肼、纳米纤蛇纹石、乙二醇混合放入反应釜中反应，冷却后抽滤，用无水乙醇洗涤多次后真空干燥；将真空干燥后的样品加入水中，然后加入双(2‑乙己基)磺基丁二酸钠，搅拌分散，得到纳米悬浊液，将硅烷水解液加入纳米悬浊液中，搅拌，得到老化溶液；将老化溶液预冻后，冷冻干燥，然后真空干燥、透析、洗涤，再次真空干燥，得到用于放射性碘气体、气溶胶去除的Bi@纤蛇纹石气凝胶。本发明的Bi@纤蛇纹石气凝胶复合材料具备过滤兼碘吸附功能，耐酸耐热，疏水性好，适合一般场所与特殊场所过滤系统应用。

技术领域

本发明属于纳米材料和涉及含碘超细颗粒气溶胶的过滤领域，具体涉及一种用于放射性碘气体、气溶胶去除的Bi@纤蛇纹石气凝胶的制备及应用。

背景技术

近年来，随着核能的发展，核电厂的建设在不断推进，相对的，为满足可持续性发展，乏燃料后处理厂建设也在加大。但在乏燃料后处理厂中，放射性碘气溶胶(0.3um以下)产生于包括在工艺流程中的乏燃料接受，贮存，切断，溶解，硝酸回收，工艺溶液和液态废物的蒸发浓缩，废物煅烧，熔融等操作过程。放射性碘气溶胶由于包含¹²⁹I，其衰变产生的α、β、γ射线会对人体造成伤害，若吸入悬浮在空中的放射性碘气溶胶，还会对人体形成内照射，损伤人体内部器官。暴露在空气中也会对环境生态造成放射性污染。

长久以来乏燃料后处理厂通风系统采用的高效空气过滤器(HEPA)为玻璃纤维纸，但该材料具有容尘量差，材质易碎，造价昂贵等缺点。

纤蛇纹石作为一种天然的纳米级矿物纤维，自然储备丰富，价格低廉，其耐高温，耐强酸性，是严峻工作环境下作为过滤材料的不二候选。

发明内容

鉴于以上技术问题，本发明提出一种具有选择性、稳定性好及吸附效果好的用于放射性碘气体、气溶胶去除的Bi@纤蛇纹石气凝胶及其制备方法。

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于放射性碘气体、气溶胶去除的Bi@纤蛇纹石气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将五水合硝酸铋、水合肼、纳米纤蛇纹石、乙二醇混合放入反应釜中140～180℃反应4～8h，冷却后抽滤，用无水乙醇洗涤多次后真空干燥；

步骤二、将真空干燥后的样品加入水中，然后加入双(2-乙己基)磺基丁二酸钠，搅拌分散，得到纳米悬浊液，将硅烷水解液加入纳米悬浊液中，搅拌，得到老化溶液；

步骤三、将老化溶液预冻后，冷冻干燥，然后真空干燥、透析、洗涤，再次真空干燥，得到用于放射性碘气体、气溶胶去除的Bi@纤蛇纹石气凝胶。

优选的是，步骤一中，所述五水合硝酸铋中的铋和水合肼的摩尔质量比为1:30～1:50；五水合硝酸铋中的Bi相对纳米纤蛇纹石的负载量为10％～30％；纳米纤蛇纹石与乙二醇的质量比为1:80～120。

优选的是，其特征在于，步骤二中，硅烷水解液由盐酸与甲基三甲氧基硅烷偶联剂混合搅拌制备，体积比为1:1，pH为3，搅拌时间为10～15min；所述盐酸的浓度为0.3～0.8mol/L.

优选的是，步骤二中，真空干燥后的样品在所述纳米悬浊液中的浓度为8～20mg/mL；双(2-乙己基)磺基丁二酸钠在所述纳米悬浊液中的浓度为1～3mg/mL；所述硅烷水解液与纳米悬浊液的体积比为1～3:100。

优选的是，所述步骤二中，搅拌分散的过程为：先机械搅拌，随后在在乳化机下以7000～9000rad/min的转速进一步分散3～8min，得到纳米悬浊液。

优选的是，所述步骤二中，将硅烷水解液加入纳米悬浊液中，机械搅拌100～150min，得到老化溶液。