СОРБЦИОННО-ФИЛЬТРУЮЩИЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2011 года по МПК B01J20/20 B01J20/26 B01J20/28 B01D39/16 B82B3/00 

Изобретение относится к области сорбционно-фильтрующих материалов, которые могут использоваться в различных изделиях, в частности, связанных с экологической безопасностью.

Известен многослойный сорбционно-фильтровальный материал, который содержит 2-4 сорбционных слоя нетканого материала, состоящего из наполненных твердыми сорбционными частицами волокон, полученных аэродинамическим формованием из растворов полимеров, и содержит армирующий слой из тканого или нетканого материала, расположенный снаружи с одной или двух сторон сорбционных слоев нетканого материала, причем толщина армирующего слоя составляет 0,1-0,5 толщины сорбционных слоев, при этом отношение диаметра волокон армирующего тканого слоя к диаметру волокон сорбционных слоев составляет 6-14, нетканого слоя 0,4-2, а отношение удельной поверхности армирующего слоя к удельной поверхности сорбционных слоев составляет 0,01-0,1 (RU 2330134, 27.07.2008).

Известный материал используют в качестве фильтров для индивидуальной защиты органов дыхания и в защитной одежде, материал обладает достаточной прочностью, воздухопроницаемостью и способностью к поглощению вредных веществ. Однако данный материал непригоден для использования в аналитических изделиях, предназначенных для анализа радиоактивного йода.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является сорбционно-фильтрующий композиционный трехслойный материал, в котором внутренний слой выполнен из ультратонких перхлорвиниловых волокон, содержащих частицы активированного угля, обработанного азотнокислым серебром, или из активированных углеродных волокон, обработанных азотнокислым серебром, а внешние слои выполнены из смеси перхлорвиниловых проклеенных между собой ультратонких волокон с диаметром 5-9 мкм и с диаметром 0,5-1,2 мкм (RU 2188695, 10.09.2002).

Известный материал может быть использован в составе рамочного фильтра или выполнен в виде аналитической сорбционно-фильтрующей ленты для улавливания радиоактивного йода. Недостатком известного материала является неэкологичная технология получения микроволокнистого материала методом электроформования, связанная с большим выбросом дихлорэтана в атмосферу.

Задачей настоящего изобретения является создание материала, способного к эффективному улавливанию радиоактивного йода и получаемого по экологически чистой нанотехнологии.

Поставленная задача решается трехслойным волокнистым материалом, выполненным из микроволокон, в котором внутренний слой содержит микроволокна с диаметром 5-10 мкм из полипропилена, наполненный частицами активированного угля, импрегнированного азотнокислым серебром, при массовом отношением угля к волокнам, равном 1:(2-4). Наружные слои выполнены из двухслойного материала, содержащего подложку из термоскрепленных полипропиленовых микроволокон и рабочий слой из нановолокон диаметром 100-300 нм, полученных методом электроформования из раствора на основе бутилацетата, содержащего смесь хлорированного поливинилхлорида и бутадиен-нитрильного каучука. При этом наружные слои размещены таким образом, что каждый рабочий слой из нановолокон соприкасается с внутренним слоем, наполненным активированным углем.

Преимущественно сорбционно-фильтрующий композиционный материал выполнен в виде аналитической ленты или аналитического фильтра, предназначенного для анализа радиоактивного йода.

Заявленный материал характеризуется следующими свойствами.

Сорбционные свойства материала по отношению к газообразному радиоактивному йоду определяются внесенным в слой из полипропиленовых микроволокон активированным углем, импрегнированным азотнокислым серебром, которое позволяет хемосорбировать радиоактивный йод с эффективностью до 90% (по CH₃I).

Фильтрующие свойства материала по отношению к радиоактивному йоду в аэрозольном состоянии определяются двумя слоями нановолокон с диаметром 100-300 нм, позволяющими достигать эффективности улавливания 95% (по частицам 0,3 мкм). Заявленный материал может быть получен следующим образом.

Пример 1

Наружные слои материала получаются методом электроформования из 12% раствора на основе бутилацетата, содержащего смесь хлорированного поливинилхлорида и бутадиен-нитрильного каучука, при их массовом соотношении 4/1 соответственно, путем нанесения нановолокон диаметром 100-300 нм на подложку из термоскрепленных полипропиленовых микроволокон.

Внутренний слой материала получается методом внесения мелкодисперсного активированного угля, импрегнированного азотнокислым серебром, в количестве 40 г/м² в псевдоожиженном состоянии, в рыхлый слой полипропиленовых волокон, с массой единицы площади 80 г/м². Таким образом, массовое соотношение угля к волокнам составляет 1:2.

Затем слои складываются так, чтобы нановолокна соприкасались с внутренним слоем материала, наполненным активированным углем, и термоскрепляются по краям.

Полученная таким образом сорбционно-фильтрующая аналитическая лента была использована для анализа радиоактивного йода в приборе непрерывного контроля на АЭС и показала следующие результаты, приведенные в таблице 1.

Таблица 1 Наименование показателя Значение 1. Сопротивление ленты потоку воздуха при скорости 1 см/с, Па 61 2. Коэффициент проскока по масляному туману с радиусом частиц 0,15-0,17 мкм при скорости фильтрации 10 см/с, % 5,3 3. Коэффициент проскока радиоактивного йода, % 8,1 5. Масса единицы площади ленты, г/м², в пределах 250 6. Прочность на разрыв ленты с укрепленными краями, Н 15

Оптимальное соотношение угля к волокнам составляет 1:4-1:2. Это связано с тем, что при соотношении меньше 1:4 резко снижается эффективность улавливания газообразного радиоактивного йода, а при соотношении больше 1:2 эффективность улавливания выходит на постоянный уровень.

Изобретение относится к области сорбционно-фильтрующих материалов, которые могут использоваться в качестве аналитических лент и фильтров для анализа радиоактивного йода. Материал содержит внутренний слой из полипропиленовых микроволокон с диаметром 5-10 мкм, наполненный частицами активированного угля, импрегнированного азотнокислым серебром, при массовом отношении угля к волокнам, равном 1:(2-4), и наружные слои, состоящие из термоскрепленных полипропиленовых микроволокон, с нанесенными на них нановолокнами с диаметром 100-300 нм, полученными методом электроформования из раствора смеси хлорированного поливинилхлорида и бутадиен-нитрильного каучука на основе бутилацетата, при этом наружные слои размещены таким образом, что нановолокона соприкасаются с внутренним слоем. Материал эффективен для поглощения радиоактивного йода. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Сорбционно-фильтрующий композиционный материал, выполненный из микроволокон и состоящий из трех слоев, в котором внутренний слой наполнен частицами активированного угля, импрегнированного азотнокислым серебром, отличающийся тем, что внутренний слой содержит микроволокна с диаметром 5-10 мкм из полипропилена при массовом отношением угля к волокнам, равном 1:(2-4) соответственно, а наружные слои выполнены из двухслойного материала, содержащего подложку из термоскрепленных полипропиленовых микроволокон и рабочий слой из нановолокон диаметром 100-300 нм, полученных методом электроформования из раствора на основе бутилацетата, содержащего смесь хлорированного поливинилхлорида и бутадиен-нитрильного каучука, при этом наружные слои размещены таким образом, что каждый рабочий слой из нановолокон соприкасается с внутренним слоем, наполненным активированным углем.

2. Сорбционно-фильтрующий композиционный материал по п.1, отличающийся тем, что он выполнен в виде аналитической ленты или аналитического фильтра, предназначенного для анализа радиоактивного йода.