一种氚化水及氚气吸附材料的制备制造技术

本发明专利技术公开了一种氚化水及氚气吸附材料的制备方法，包括以下步骤：S1.将丙烯酰胺粉末溶于水中，加入单层氧化石墨烯水溶液，搅拌，待溶液均一稳定无明显分层后，向溶液中通入氮气，随后密封容器；S2.对密封的容器进行辐照，使得溶液发生凝胶化，得到水凝胶；S3.将所述水凝胶用清洗干净后，置于低温真空干燥器中冷冻干燥，研磨破碎后得到颗粒状水凝胶材料，即为所述氚化水及氚气吸附材料。本发明专利技术的氚化水及氚气吸附材料，对于氚化水和氚气均具有良好的吸附效果，其防护时间更长，使用者耐受度更好。使用者耐受度更好。

Preparation of tritiated water and tritium gas adsorption material

【技术实现步骤摘要】
一种氚化水及氚气吸附材料的制备


[0001]本专利技术涉及氚吸附材料
，尤其涉及一种氚化水及氚气吸附材料的制备方法。

技术介绍

[0002]在核电站的运行过程中，会产生氚化水、氚气等含氚放射性废物。氚是氢的同位素之一，是危害非常大的一种放射性核素。氚可以通过皮肤吸收，吸入污染的水蒸气和摄入污染的食物或水等途径进入人体。而且，氚被吸入后很容易进入胸膜和颊膜。长期摄入氚水可能会导致造血系统恶性肿瘤和其他恶性疾病的发生。因此对于氚的防护越来越受到重视。
[0003]氚化水与氚气主要通过吸入方式进入人体，并产生损伤作用，因此核电站内对其的防护主要以吸入防护为主。通过使用适合的防毒面罩和过滤材料，氚化水与氚气进入人体的量能够大大减少，其对人体的损伤效应也可以大大减轻。
[0004]选择合适的氚吸附材料对于提升防毒面罩的吸入防护能力至关重要。目前常用的氚吸附材料为无机材料，如分子筛。将分子筛破碎，造粒，均匀填充进滤毒罐中，用透气材料密封，使用时将滤毒罐旋入防毒面罩中，使用者通过滤毒罐吸附环境中的氚化水，即可达到防护氚化水的效果。但是通过分子筛滤过的空气非常干燥，使用者无法长时间耐受，而分子筛吸附的氚化水量也有限，因此使用时间大约为1.5
‑
2小时。另外，分子筛对氚气并没有吸附效果，因此对其不具备防护效果。
[0005]因此，亟需提供一种对于氚化水和氚气均具有良好吸附效果的吸附材料。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决现有吸附防护材料防护时间短，使用舒适度不佳的缺点，提供一种氚化水及氚气吸附材料，该吸附材料对于氚化水和氚气均具有良好的吸附效果，其防护时间更长，使用者耐受度更好。
[0007]本专利技术提供了一种氚化水及氚气吸附材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1.将丙烯酰胺粉末溶于水中，加入单层氧化石墨烯水溶液，搅拌，待溶液均一稳定无明显分层后，向溶液中通入氮气，随后密封容器；
[0009]S2.对密封的容器进行辐照，使得溶液发生凝胶化，得到水凝胶；
[0010]S3.将所述水凝胶用清洗干净后，置于低温真空干燥器中冷冻干燥，研磨破碎后得到颗粒状水凝胶材料，即为所述氚化水及氚气吸附材料。
[0011]本专利技术制备的氚化水及氚气吸附材料为氧化石墨烯接枝的丙烯酰胺水凝胶，其中氧化石墨烯一方面对水凝胶起到了支撑作用，高硬度的片层状氧化石墨烯可以支撑起水凝胶的三维结构，使得其结构更强韧，更好的提高其吸氚水的性能；另一方面氧化石墨烯本身也具有吸附氚气的能力，能够提升材料的除氚能力。
[0012]进一步地，步骤S1中，溶液中氧化石墨烯浓度为0.1～1g/L。更优选地，所述溶液中氧化石墨烯浓度为0.5g/L。
[0013]进一步地，步骤S1中，搅拌的时间为5～30分钟。更优选地，搅拌的时间为10分钟。
[0014]进一步地，步骤S1中，通入氮气的流速为1～5L/min，时间为30～60分钟。更优选地，通入氮气的流速为2L/min，时间为40分钟。
[0015]进一步地，步骤S1中，搅拌后静置，接着边搅拌边加入无水乙醇，全部加入后再继续搅拌5～10分钟。加入无水乙醇后，最终得到的水凝胶为还原氧化石墨烯接枝的丙烯酰胺水凝胶。优选地，全部加入后再继续搅拌10分钟。
[0016]进一步地，步骤S2中，所述水凝胶的粒径为0.5
‑
1cm。优选地，凝胶的粒径小于0.5cm。
[0017]进一步地，步骤S2中，所述辐照具体为：将密封的容器送入60Co辐照室中进行辐照。
[0018]进一步地，步骤S2中，所述辐照的总剂量为25～50KeV，辐照剂量率为1.5～2.5kGy
·
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‑1，辐照时间为2～5天。优选地，所述辐照的总剂量为30KeV，辐照剂量率为1.85kGy
·
h
‑1，辐照时间为3天。
[0019]进一步地，步骤S3中，所述冷冻干燥的时间为48～72h。优选地，冷冻干燥的时间为72h。
[0020]进一步地，步骤S3中，经过研磨破碎后，水凝胶材料的颗粒大小为0.1～0.5cm。
[0021]本专利技术还提供了由所述方法制备得到的氚化水及氚气吸附材料。
[0022]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0023]1.本专利技术制备了一类以石墨烯、丙烯酰胺水凝胶为基材的氚过滤吸附材料，相较于以往的无机吸附材料，该吸附材料于氚化水和氚气均具有良好的吸附效果，其防护时间更长，使用者耐受度更好，切实解决了核电站一线涉氚人员氚防护的迫切需求，有效减少核电站涉氚场景下工作人员对氚化水及氚气的吸入，从而达到减少氚对机体损伤的目的。
[0024]2.本专利技术的氚化水及氚气吸附材料可使用辐射法一步法制备得到，反应条件简便，易于大规模生产。
具体实施方式
[0025]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0026]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0027]下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0028]实施例1
[0029]本实施例提供了一种用于氚化水及氚气吸附的石墨烯水凝胶材料，其制备方法为：
[0030](1)取20g丙烯酰胺加入到20ml蒸馏水中，充分溶解；加入180ml的氧化石墨烯水溶液(氧化石墨烯浓度为0.5g/L)，在搅拌机上充分搅拌10分钟至溶液混合均匀。向溶液中通
入氮气，流速为2L/min，持续40min。随后使用封口膜密封容器，在瓶口处涂抹硅胶，加盖，切实密封。
[0031](2)将装有溶液的辐照专用反应瓶直立放置，送入60Co辐照室中进行辐照，辐照总剂量为30KeV，辐照剂量率为1.85kGy
·
h
‑1。辐照过程持续三天。
[0032](3)将制得的水凝胶从容器中取出，用滤纸拭干水分，切成约2cm大小的小块，放入敞口容器中，置入冷冻干燥机中，冷冻干燥72h。制得成品可以暂时放入盛有无水硅胶的干燥器中保存。
[0033]实施例2
[0034]本实施例提供一种氚过滤防毒面罩滤毒罐，具体制备方法为：
[0035](1)采用蒸馏水和无水乙醇洗涤研钵表面，烘干，在研钵中加入200g实施例1制备的干燥石墨烯水凝胶，轻轻破碎研磨，研磨充分的标准是粒径小于0.5cm。研磨好的干燥水凝胶移入干燥器中暂时保存。
[0036](2)准备标准尺寸滤毒罐外壳，在底部填入2层无纺布与1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氚化水及氚气吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将丙烯酰胺粉末溶于水中，加入单层氧化石墨烯水溶液，搅拌，待溶液均一稳定无明显分层后，向溶液中通入氮气，随后密封容器；S2.对密封的容器进行辐照，使得溶液发生凝胶化，得到水凝胶；S3.将所述水凝胶用清洗干净后，置于低温真空干燥器中冷冻干燥，研磨破碎后得到颗粒状水凝胶材料，即为所述氚化水及氚气吸附材料。2.根据权利要求1所述的一种氚化水及氚气吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，溶液中氧化石墨烯浓度为0.1～1g/L。3.根据权利要求1所述的一种氚化水及氚气吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，搅拌的时间为5～30分钟。4.根据权利要求3所述的一种氚化水及氚气吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，通入氮气的流速为1～5L/min，时间为30～60分钟。5.根据权利要求1所述的一种氚化水及氚气吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，搅拌后静置...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤慕远，刘汉洲，黎清，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：