本發(fā)明屬于表面放射性清除領(lǐng)域，涉及一種防凍、自愈合與強(qiáng)韌的復(fù)合雙網(wǎng)水凝膠去污劑。

背景技術(shù)：

1、在核能應(yīng)用與發(fā)展的過程中，由于反應(yīng)堆運(yùn)行過程中裂變產(chǎn)物與錒系元素以及活化雜質(zhì)元素的泄露，會造成大量表面放射性污染，尤其是在福島核事故為代表的大型核事故中，去污過程不僅需要耗費(fèi)大量的人力物力，且去污效果通常很難達(dá)到預(yù)期。因此，作為應(yīng)對核設(shè)施退役工作與應(yīng)對大范圍表面放射性污染事故發(fā)生的最后一道屏障，研究并發(fā)展合適的表面放射性去污技術(shù)已經(jīng)成為提高核應(yīng)急處置能力的緊迫需要。

2、去污凝膠作為一種二次廢物產(chǎn)量少且易于回收的去污技術(shù)已經(jīng)成為表面放射性去污的主要方案之一，通過聚乙烯醇、粘土或金屬氧化物納米顆粒制成的凝膠去污劑可以在放射性污染表面快速成膜并不會發(fā)生滴落，凝膠薄膜通過物理黏附、吸附以及靜電吸引與化學(xué)絡(luò)合等作用將污染物捕獲并去除，然而水凝膠材料的去污效果較低，且由于含有大量水分，水凝膠的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，尤其是在低溫等極端環(huán)境中，由于分子間冰晶的形成，水凝膠容易失去柔軟性并變得脆弱而易碎從而進(jìn)一步導(dǎo)致去污效果的降低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對傳統(tǒng)凝膠去污劑去污效率低、極端環(huán)境中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差的問題，發(fā)明了一種防凍、自愈合與強(qiáng)韌的復(fù)合雙網(wǎng)水凝膠去污劑，來改善水凝膠材料的去污性能與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，。

2、為達(dá)到以上目的，本專利的技術(shù)方案如下所述：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種防凍、自愈合與強(qiáng)韌的復(fù)合雙網(wǎng)水凝膠去污劑，包括如下質(zhì)量份組分：

4、柔性自愈合網(wǎng)絡(luò)2～7.5質(zhì)量份、剛性增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)0.1～2.5質(zhì)量份、防凍劑5～45質(zhì)量份、去污助劑0.2～3質(zhì)量份、水42～92.7質(zhì)量份；

5、所述柔性自愈合網(wǎng)絡(luò)為聚乙烯醇與硼砂體系，其中聚乙烯醇的含量為1.8～6質(zhì)量份，硼砂的含量為0.1～1.5質(zhì)量份；

6、所述剛性增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)為水中60℃以上融化的熱敏多糖；

7、所述去污助劑為絡(luò)合劑、吸附劑中的一種或兩種以上混合物。

8、優(yōu)選地，所述熱敏多糖包括瓊脂、卡拉膠與結(jié)冷膠中的一種或多種，其中，瓊脂與卡拉膠的適用范圍為1～2.5質(zhì)量份，結(jié)冷膠的適用范圍為0.1～0.5質(zhì)量份。

9、優(yōu)選地，所述防凍劑為甘油與乙二醇的一種或兩種混合物。

10、優(yōu)選地，所述絡(luò)合劑包括碳酸氫鈉、碳酸鈉、檸檬酸鈉中的一種或多種。

11、優(yōu)選地，所述吸附劑包括氧化石墨烯、納米硅酸鎂鋰、mxene中的一種或多種。

12、第二方面，本發(fā)明提供一種第一方面所述的防凍、自愈合與強(qiáng)韌的復(fù)合雙網(wǎng)水凝膠去污劑的制備方法，具體包括如下步驟：

13、按所述質(zhì)量份稱取組分；在水中加入防凍劑，分散均勻后獲得防凍溶液；將去污助劑、硼砂加入防凍溶液中并分散至完全溶解，之后向上述混合溶液中加入聚乙烯醇與熱敏多糖粉末并水浴至各組分充分溶解，冷卻至室溫，獲得去污水凝膠。

14、第三方面，本發(fā)明提供一種第一方面所述的防凍、自愈合與強(qiáng)韌的復(fù)合雙網(wǎng)水凝膠用于污染物清除的應(yīng)用。

15、優(yōu)選地，所述污染物包括放射性污染物。

16、優(yōu)選地，所述污染物清除具體包括如下操作：將凝膠去污劑加熱后涂覆到污染試樣表面，靜置使其充分流延并覆蓋污染區(qū)域，水凝膠的涂布量為0.2-0.6g/cm2，涂覆厚度為0.5-1cm，在-20℃以上的環(huán)境中穩(wěn)定1～6h后，將水凝膠膜剝離完成去污操作。

17、進(jìn)一步地，所述去污凝膠適用的污染表面包括石英玻璃、不銹鋼、陶瓷、橡膠與水泥板表面。

18、本發(fā)明的思路在于：基于聚乙烯醇與硼砂的自愈合水凝膠已經(jīng)被廣泛研究并作為柔性網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于雙網(wǎng)的制備中，通過添加物理交聯(lián)的熱敏多糖，如瓊脂、卡拉膠或結(jié)冷膠，水凝膠的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性可以得到增強(qiáng)。為了應(yīng)對低溫與高溫等極端環(huán)境，傳統(tǒng)的方法之一是添加合適的防凍或保濕劑，甘油、乙二醇與無機(jī)鹽離子是最常見的保濕防凍材料，并可以通過分子間氫鍵以及動態(tài)硼酸酯鍵改變水凝膠的流變性能。為了提高水凝膠的去污效率，對去污助劑進(jìn)行了篩選，其中性能優(yōu)良且溫和的絡(luò)合劑(包括碳酸鈉、碳酸氫鈉與檸檬酸鈉)和吸附劑(包括氧化石墨烯、納米硅酸鎂鋰與mxene)被選擇用于水凝膠去污性能的改善，這些助劑可以在水凝膠的三維孔隙中遷移并通過絡(luò)合、靜電吸引與物理捕獲等作用提高水凝膠的去污效果。

19、本發(fā)明取得的有益效果：

20、該水凝膠材料的制作工藝簡單，使用的高分子聚合物與去污助劑的來源廣泛且具有綠色友好的特性，去污劑對污染表面的u(ⅵ)等污染物的去除效率可以達(dá)到80％以上，可以實現(xiàn)快速高效表面放射性去污的要求。

技術(shù)特征：

1.一種防凍、自愈合與強(qiáng)韌的復(fù)合雙網(wǎng)水凝膠去污劑，其特征在于，包括如下質(zhì)量份組分：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防凍、自愈合與強(qiáng)韌的復(fù)合雙網(wǎng)水凝膠去污劑，其特征在于，所述熱敏多糖包括瓊脂、卡拉膠與結(jié)冷膠中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防凍、自愈合與強(qiáng)韌的復(fù)合雙網(wǎng)水凝膠去污劑，其特征在于，所述防凍劑為甘油與乙二醇的一種或兩種混合物。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防凍、自愈合與強(qiáng)韌的復(fù)合雙網(wǎng)水凝膠去污劑，其特征在于，所述絡(luò)合劑包括碳酸氫鈉、碳酸鈉、檸檬酸鈉中的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防凍、自愈合與強(qiáng)韌的復(fù)合雙網(wǎng)水凝膠去污劑，其特征在于，所述吸附劑包括氧化石墨烯、納米硅酸鎂鋰、mxene中的一種或多種。

6.一種權(quán)利要求1～5中任意一項所述的防凍、自愈合與強(qiáng)韌的復(fù)合雙網(wǎng)水凝膠去污劑的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

7.一種權(quán)利要求1～5中任意一項所述的防凍、自愈合與強(qiáng)韌的復(fù)合雙網(wǎng)水凝膠用于污染物清除的應(yīng)用。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的防凍、自愈合與強(qiáng)韌的復(fù)合雙網(wǎng)水凝膠用于污染物清除的應(yīng)用，其特征在于，所述污染物包括放射性污染物。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的防凍、自愈合與強(qiáng)韌的復(fù)合雙網(wǎng)水凝膠用于污染物清除的應(yīng)用，其特征在于，所述污染物清除具體包括如下操作：將凝膠去污劑加熱后涂覆到污染試樣表面，靜置使其充分流延并覆蓋污染區(qū)域，水凝膠的涂布量為0.2-0.6g/cm2，涂覆厚度為0.5-1cm，在-20℃以上的環(huán)境中穩(wěn)定1～6h后，將水凝膠膜剝離完成去污操作。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的防凍、自愈合與強(qiáng)韌的復(fù)合雙網(wǎng)水凝膠用于污染物清除的應(yīng)用，其特征在于，所述去污凝膠適用的污染表面包括石英玻璃、不銹鋼、陶瓷、橡膠與水泥板表面。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于表面放射性清除領(lǐng)域，涉及一種防凍、自愈合與強(qiáng)韌的復(fù)合雙網(wǎng)水凝膠去污劑。凝膠去污劑以水為溶劑，由聚乙烯醇、硼砂與防凍劑形成柔性的超分子網(wǎng)絡(luò)，通過添加熱敏多糖形成剛性網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)凝膠的增強(qiáng)增韌，以無機(jī)陰離子絡(luò)合劑或納米吸附劑作為去污助劑改善凝膠的去污效果。復(fù)合水凝膠表現(xiàn)出優(yōu)秀的表面自成形能力以及耐極端環(huán)境影響的表面凈化效果，克服了傳統(tǒng)可剝離凝膠或膜體系存在的可操作性問題以及去污效果不穩(wěn)定的缺陷。

技術(shù)研發(fā)人員：李戰(zhàn)國,王毅,馬傳意,李健
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國人民解放軍軍事科學(xué)院防化研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/28