固定含氚泵油吸附劑性能實驗分析

1、固定含氚泵油吸附劑性能實驗分析 選擇蛭石、粘土、NorchaPetrobondpolymer3類材料作為泵油的吸附劑，實驗研究了它們的吸附性能，包括吸附劑的吸油率、吸附速度、滲油率、體積膨脹率與抗壓能力。實驗結(jié)果說明，采用油質(zhì)比為1的膨脹蛭石、油質(zhì)比為0.3的*高嶺土以及油質(zhì)比為3的N910吸附泵油，3個月后的累計滲油率分別為0.482%、0.263%和0.047%，滲油率較低，并能滿足0.3MPa的壓力的要求，穩(wěn)定性能好。最后經(jīng)綜合考慮，推薦采用膨脹蛭石或NorchaPetrobondN910作為含氚泵油的吸附劑。 隨著核科學技術(shù)的日益發(fā)展，科研生產(chǎn)中產(chǎn)生了越來越多的含氚廢物，主要包括氚化廢

2、水、含氚廢有機溶液、氚污染固體廢物。有機物中的碳氫化合物的氫被氚通過交換而取代，從而形成了含氚有機廢液，氚處理設施運行與維護過程中產(chǎn)生的真空泵和葉片泵泵油即是其中一種。這樣的廢物在貯存期間是不安全的，液體中的有機物會增加水的滲透性，而且為滿足處置要求，含氚有機廢液的包裝體積非常大。另外有機廢液的高化學毒性和低閃點易燃特性，也給它們的貯存與處置增加了困難。 針對含氚廢泵油的處理方法主要有以下四種：(1)再處理；(2)長期貯存；(3)氧化焚燒；(4)固定和包裝。其中，將含氚廢泵油混合進或吸附到固體基材中，不僅能使油與容器壁隔離，而且能夠最小化含氚液向環(huán)境的滲透和散逸(在包裝容器可能破裂的情況下)，

3、便于后續(xù)的廢物管理，保證廢物的最安全整備，是處理含氚廢泵油最常用的方法之一。在退役活動中對含氚廢泵油的吸附處理已經(jīng)累積了部分經(jīng)驗，但是對于不同吸附劑的吸油率、吸附速度、滲油率、體積膨脹率、長期穩(wěn)定性等方面還缺乏深入具體的研究。本文對幾種常用以及有應用前景的吸附材料的吸附性能開展了實驗研究和論證，最終選定合適的吸附劑，解決退役工程中所遇到的這一難題。 1、實驗 1.1、吸附材料 蛭石，在8001000下焙燒生成的一種質(zhì)地疏松的膨脹蛭石；酸改性蛭石，將蛭石磨細至粒度150m，按1mol/LHCl(5g蛭石/100mL溶液)加熱至83，恒溫攪拌2h后沖洗，在60條件下烘干，即得酸改性蛭石；Nocha

4、rPetrobondpolymer，美國太平洋世界貿(mào)易公司提供的新型吸附劑，實驗型號為N910；由于粘土顆粒具有很大的表面積與表面能，所以許多粘土都是良好的吸附劑，實驗選用的*高嶺土、內(nèi)蒙粘土由西南科技大學提供，主要成分見表1、表2。 表1 *高嶺土成分組成 表2 內(nèi)蒙粘土成分組成 1.2、實驗內(nèi)容及方法 1.2.1、吸附實驗 吸附過程攪拌與否，吸附劑參加方式不同，導致生成的固定體性質(zhì)不同，不適合比較實驗。為了研究的目的，吸附樣品準備為：將真空泵油參加到吸附劑中，攪拌均勻，靜置24h后，開展游離液體測試并指壓判斷樣品的干燥程度。游離液體測試采用錐形濾漆篩開展油漆過濾測試(paintfilter

5、test)，這是一種用于測定是否含有未吸附的游離液體的簡單方法：吸附樣品被置于60目濾漆篩上5min，如果沒有觀察到液體通過濾漆篩，那么樣品就被認為通過了測試9。實驗中我們將測試時間延長至24h以更好的判斷吸附劑的飽和吸油量。 1.2.2、滲油率實驗 按照通過游離液體測試的吸附比率配置樣品，鋪于尼龍濾網(wǎng)上，濾網(wǎng)下墊有濾紙，置于密閉容器中。分別在實驗開始的第1、4、7、12、20、30天時取出濾紙，稱量濾紙重，記錄濾紙的質(zhì)量變化情況，計算不同吸附樣品中油隨時間的滲出率。同時選取低滲油率樣品開展長期穩(wěn)定性實驗。 1.2.3、抗壓實驗 經(jīng)過對吸附比與滲油率的評定，按照性能穩(wěn)定的油質(zhì)比配置吸附樣品，待

6、完全干燥后分別測試它們在0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa下有無油滲出，判斷樣品可用于包裝入容器的吸附比。 2、結(jié)果與討論 2.1、蛭石吸附性能 2.1.1、吸附比 由于粒度較小的蛭石比表面積大，絕對吸油量大，用分子篩將蛭石篩分為4060目。膨脹蛭石與酸改性蛭石吸附實驗結(jié)果見表3、表4。從表3、4中可以看出，膨脹蛭石在油質(zhì)比(質(zhì)量比)為1.5的條件下有游離液體滲出。經(jīng)過酸改性，蛭石在油質(zhì)比為0.8的條件下即不能通過游離液體測試。膨脹蛭石吸附效果明顯優(yōu)于酸改性蛭石。 表3 膨脹蛭石吸附實驗結(jié)果 2.1.2、滲油率 按照油質(zhì)比0.5、0.8、1.0、1.2、1.4配置膨脹蛭石吸附樣品開展?jié)B油

7、率實驗，實驗結(jié)果如圖1所示。酸改性蛭石吸附效果較之膨脹蛭石降低，不再對其開展?jié)B油率實驗。由圖1可見，滲油率有隨時間增大的趨勢，并逐漸趨于平衡。油質(zhì)比越高，累計滲油率越大。1、2號樣品吸附效果非常好，在油質(zhì)比為1的條件下也很穩(wěn)定。4、5號樣品在前12天滲油率增長平緩，然后有一個明顯的增長階段，這可能是因為充分混合后的接近飽和吸附的固定體，仍有少量處于游離態(tài)的油在較長的放置時間下逐漸析出，之后再析出已吸附的油，最終到達穩(wěn)定狀態(tài)。 表4 酸改性蛭石吸附實驗結(jié)果 2.2、粘土吸附性能 2.2.1、吸附比 *高嶺土與內(nèi)蒙粘土的吸附實驗結(jié)果見表5、表6。從表中可以看出，*高嶺土在油質(zhì)比為0.8的條件下有游

8、離液體滲出，內(nèi)蒙粘土在油質(zhì)比為0.4的條件下即有游離液體滲出。兩種粘土對油的最大吸附比率都較低，且樣品不夠干燥。特別是內(nèi)蒙粘土，吸附效果差，不宜用作油吸附劑。 表5 *高嶺土吸附實驗結(jié)果 2.2.2、滲油率 按照油質(zhì)比0.3、0.5、0.6配置*高嶺土吸附樣品開展?jié)B油率實驗。油質(zhì)比0.7雖通過游離液體測試，但在輕輕的指壓下即有油滲出，故此樣品不再開展?jié)B油率實驗。實驗結(jié)果如圖2所示。從圖中可以看出，滲油率隨時間而增大，并且累計滲油率逐漸趨于穩(wěn)定。當油質(zhì)比到達0.6，油在短時間內(nèi)即從固定體中滲出，較之1、2號樣品滲油率顯著增大?？梢?，油在*高嶺土的表面附著能力差。 表6 內(nèi)蒙粘土吸附實驗結(jié)果 2.

9、3、N910吸附性能 NocharPetrobondN910吸附實驗結(jié)果見表7。從表中可知，N910吸油量大，當油質(zhì)比為5時才出現(xiàn)游離態(tài)的油。吸附油后體積膨脹，膨脹程度隨吸油量增多而增大。油質(zhì)比為4時，體積膨脹率為100%。形成的固定體蓬松，壓實后吸附劑較吸附前體積增加3%5%左右。1、2號樣穩(wěn)定無滲出，3、4號樣滲出率很低，一個月后油的累計滲出率僅分別為0.019%和0.025%。 表7 N910吸附實驗結(jié)果 2.4、長期穩(wěn)定性 經(jīng)過初期滲油率實驗后，選取蛭石樣品1、2、3、4號，*高嶺土樣品1、2號，N910樣品1、2、3、4號，開展長期滲油率實驗，實驗結(jié)果見表8。從表中可知，除膨脹蛭石4

10、號樣品與*高嶺土2號樣品外，其他所選樣品滲油率低，約3個月后不再有油滲出，長期穩(wěn)定性好。 表8 吸附固定體的長期滲油率 2.5、抗壓性能 含氚廢泵油采用吸附劑吸附固定后，包裝進*度聚乙烯桶。在處置期間，包裝桶內(nèi)會產(chǎn)生一定的壓力。配置油質(zhì)比0.5、0.8、1.0、1.2的膨脹蛭石樣品，油質(zhì)比0.3、0.5的*高嶺土樣品，以及油質(zhì)比1、2、3、4的N910樣品，待完全干燥后(靜置15d)分別測試它們的抗壓性能，實驗結(jié)果見表9。從表中可知，膨脹蛭石與N910的吸附樣品抗壓性能較好，它們的13號樣品均能滿足承受0.3MPa壓力的要求。當油質(zhì)比為0.5時，*高嶺土在0.1MPa條件下即有油漏出，抗壓性能不佳。 表9 吸附固定體的抗壓強度 3、結(jié)論 為了到達安全處置的要求，吸附劑應能滿足以下四個條件：(1)較快的吸附速度；(2)固定體干燥；(3)浸油率低；(