利用交换机理对表面去除污染或防止表面污染的方法技术

本发明专利技术涉及一种通过交换机理对表面去除污染或防止表面污染的方法。这种对被污染物Ｚ↓［１］污染的表面去除污染的方法的特征在于：将该表面与一种含有化学品Ｚ↓［２］的水溶液接触，所述化学品Ｚ↓［２］在表面上污染物Ｚ↓［１］的固定位置可以通过交换机理排出所述污染物Ｚ↓［１］，从而使化学品Ｚ↓［２］在这些固定位置代替所述污染物Ｚ↓［１］，并将含有这些被代替的污染物Ｚ↓［１］的水溶液与去除污染的表面分开。本发明专利技术利用由Ｎａ↑［＋］构成的化学品Ｚ↓［２］对被铯污染的不锈钢表面进行去除污染。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对污染表面，特别是对金属表面去除污染的方法。本专利技术用于核工业装置的去除污染、保养和拆除。现有技术有各种机理用于表面去污染，特别是在核工业中。因此，众所周知的方法在于使用化学萃取法、基于表面配置涂层的方法、利用激光进行去除污染的方法、物理和机械方法、热学方法、抽吸方法以及清洗方法。在这些方法中，化学萃取方法利用对需要去除污染的表面表层进行腐蚀来将污染物排出该表面。这种方法可以通过酸腐蚀、在酸或过氧化氢中分解、利用碱式盐混合物进行处理、利用洗涤剂进行腐蚀处理，用有机络合剂进行络合、氧化、氧化还原以及电镀抛光来实现。在所有这些方法中，目的就是对需要去除污染的表面表层，例如在金属的情况下对属于污染来源的氧化层进行腐蚀。在清洗方法中，可以用热水、水蒸气、过热水蒸气或很高压力的水来溶解污染化学品，腐蚀需要去除污染的表面表层，以及消除污染物。上述各种去除污染方法已在下面的文献中作了介绍“Decommissioning TechnologyDescriptionsDecontamination”，DOE，2000年8月1日[1]。上述大多数方法对于需要处理的表面都是有腐蚀性的，这些方法的目的在于消除该钝化层或氧化层，也就是污染场所。因此这些方法不适于作保养性去除污染，如果必须保持材料的表面特性，则这些方法就不适用。因此，在核燃料循环工业中，在用高温方法(～300℃)时，面临被污染和被氧化的钢进行去除污染的问题，这些钢的氧化表层可以很厚。当前用于保证这种去除污染的方法是用加压的软化水和喷沙进行清洗，但是在残留污染物的量与允许的最大极限值非常接近的情况下，这些方法不很令人满意。此外，这些方法会导致表面磨损。因此，感兴趣的是能够提供一些对表面，特别是对金属表面去除污染的方法，这些方法能够—保持表面性能，—利用现有的去除污染设备，—低成本，—延长核区中的设备的使用寿命，—降低人员摄入的剂量，—使流出液便于管理，和—对环境的影响较小。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于一种对污染表面进行去除污染的方法，该方法可以用该表面的络合特性实现上面所述的各个目的。根据本专利技术，这种对一个表面，特别是对一个被污染物Z1污染的金属表面去除污染的方法的特征在于将该表面与一种含有化学品Z2的水溶液接触，所述化学品种Z2在表面上污染物Z1的固定位置可以通过交换机理排出所述污染物Z1，从而使化学品Z2在这些固定位置代替所述污染物Z1，并将含有这些被代替的污染物Z1的水溶液与去除污染的表面分开。在该方法中，用一种能够沿希望的方向，也就是说沿将所述污染物释放到水溶液中的方向打破所述污染物Z1的化学吸附平衡的机理。通过使用需要去除污染的表面的物理—化学特性，特别是有关污染物Z1和化学品Z2的络合特性使其简单化。现有技术中还没有一种方法使用这类特性来将污染物转排到水溶液中，而不磨损或不损坏需去除污染的表面。通常，污染物Z1在污染表面上的固定位置由该表面上的官能基F组成。在这种情况下，利用能够与该官能基F反应的化学品Z2，化学品Z2使该化学品与官能基F反应的平衡系数K2大于污染物Z1与官能基F反应的平衡系数K1。根据本专利技术的一种变型，可以利用表面的物理—化学特性来防止该表面污染。另外，本专利技术还有一个目的就是表面的处理方法，以便防止污染物Z1固定在该表面上，该方法的特征在于将该表面与一种含有化学品Z2的水溶液接触，所述化学品种可以占据污染物Z1在该表面上的固定位置，而且后来不会被污染物Z1排出这些位置。当污染物Z1的固定位置由该表面上的官能基F组成时，利用能够与官功能基F反应的化学品Z2，化学品种Z2使该化学品与官能基F反应的平衡系数K2大于污染物Z1与官能基F反应的平衡系数K1。为了实施本专利技术的方法，要有一些要进行处理的表面相对于污染物Z1的络合特性的信息，然后选择能够将需要去除污染的表面上的污染物Z1除去的化学品Z2。当在由官能基F构成的位置上固定污染物Z1时，首先选择能够与官能基F起化学反应的化学品Z2，然后确定污染物Z1与官能基F反应的平衡系数K1和化学品Z2与官能基F反应的平衡系数K2，以便选定化学品Z2，该化学品的K2大于K1。当选择了能够保证去除污染的化学品Z2时，配备一种含有这些化学品的水溶液，溶液的浓度可以达到使化学品Z2在该溶液中饱和。可以用所有公知的方法，例如浸渍法、加压或不加压的喷洒法以及在需处理的表面上进行循环的方法将溶液加到需处理的表面上。然后将夹带已经被解吸的污染物Z1的水溶液与被清洗了的表面分开。最好再用水对已经去除污染的表面冲洗，然后干燥。可以用纯水进行冲洗，可以利用例如压缩空气进行干燥。本专利技术的方法可以用于对所有具有络合和/或吸附特性的材料去除污染，例如金属、金属合金、塑料、聚合物，甚至某些玻璃。本方法利用化学或物理-化学反应，对任何附着在材料上的污染物解吸。作为可以用该方法除去的污染物的例子，可以列举有金属离子，特别是离子Cs+、Co2+、Pb2+、Ag+、Cd2+等。当污染物Z1是离子时，就使用同样是由离子构成的化学品Z2，以便用离子交换机理排出污染物。例如，用本专利技术的方法可以处理被铯或钴污染的不锈钢金属表面。在这种情况下，铯的固定位置就是由CrO基构成的官能基F，因此可以将钠离子用作化学品Z2，其原因在于下面的Cr-O-Cs和Cr-O-Na化合物形成的反应平衡系数K1和K2是K2大于K1。(K1)(K2)由此，根据下面的反应式使钠离子与铯离子交换。这种反应表明，在去除污染的水溶相中加入Na+离子，就可以提高用水对表面进行去除污染的效率。通常，用于这种去除污染的水溶液是钠离子和/或钾离子水溶液，离子Na+和/或K+的总浓度约为10-8-3g/l。当用本专利技术的方法处理表面以防止该表面上固着有污染物Z1时，先用同样的方法选择可以使用的化学品Z2，然后配备一种含有该化学品Z2的水溶液，并将该水溶液与需要处理的表面接触，以便用化学品Z2使可能固定有污染物Z1的部位得到饱和。在会被铯或钴污染的不锈钢表面的情况下，也可以用钠和/或钾的水溶液，使钠和/或钾的浓度约为10-8-3g/l，以便防止铯或钴的固定。本专利技术的方法有许多优点。它实施起来方便有效。它使用的是不伤害被处理表面的水溶液，而且对需要消除的污染物具有选择性。此外，可以保留被处理材料表面的特性；使流出的液体便于管理，这是因为可以使这些液体蒸发，并可以将它们引导到例如所用核燃料的再处理设备的玻化回路中。此外，本方法可以用在现有的去除污染的设备中。通过阅读结合附图的描述将会更加清楚地理解本专利技术的其他特征和优点，当然，该描述是作为非限定的解释给出的。图面说明附图说明图1是用来解释对一个被铯污染的金属表面进行去除污染的系数随用于去除污染的水溶液中的钠含量的变化。优选实施例的描述下面描述本专利技术方法的使用情况，该方法在于用Na+对一个被铯污染的不锈钢金属表面去除污染，从而通过上面所述的离子交换机理将表面上的离子Cs+除去。对于这种操作，利用NaOH水溶液，研究钠浓度对去除污染系数FD的影响。使用多个被铯污染的不锈钢样品，并将它们NaOH溶液中浸渍24小时，溶液中钠的浓度从5.10-9摩尔.L-1增加到2.10-5摩尔/L-1。在每种情况下，确定浸渍以后铯在水溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对一个被污染物Ｚ↓［１］污染的表面去除污染的方法，其特征在于：将该表面与一种含有化学品Ｚ↓［２］的水溶液接触，所述化学品Ｚ↓［２］在表面上污染物Ｚ↓［１］的固定位置可以通过交换机理排出所述污染物Ｚ↓［１］，从而使化学品Ｚ↓［２］在这些固定位置代替所述污染物Ｚ↓［１］，并将含有这些被代替的污染物Ｚ↓［１］的水溶液与去除污染的表面分开。

【技术特征摘要】
FR 2001-5-29 01/069851.一种对一个被污染物Z1污染的表面去除污染的方法，其特征在于将该表面与一种含有化学品Z2的水溶液接触，所述化学品Z2在表面上污染物Z1的固定位置可以通过交换机理排出所述污染物Z1，从而使化学品Z2在这些固定位置代替所述污染物Z1，并将含有这些被代替的污染物Z1的水溶液与去除污染的表面分开。2.根据权利要求1的方法，其中污染物Z1在污染表面上的固定位置由该表面上的官能基F组成，使用能够与官能基F反应的化学品Z2，化学品Z2使该化学品Z2与官能基F反应的平衡系数K2大于污染物Z1与官能基F反应的平衡系数K1。3.根据权利要求1或2的方法，其中再用水对已经去除污染的表面冲洗，然后干燥。4.根据权利要求1-3之一的方法，其中所述污染物Z1和化学品Z2是离子。5.根据权利要求1-4之一的方法，所述表面是金属表面。6.根据权利要求5的方法，其中所述金属表面是不锈钢表面。7.根据权利要求6的方法，其中所述官能基F是CrO基，所述污染物Z1是铯或钴离子，化学品Z2是钠和...

【专利技术属性】
技术研发人员：F鲁佩特，A里瓦尔兰，C拉格龙，
申请(专利权)人：法国原子能委员会，核燃料公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]