Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к гелю, удаляемому вакуумом, который может быть использован для очистки поверхностей, и также к применению этого геля.
Удаление загрязнений может быть, например, дезактивацией радиоактивных загрязнений.
Гель может быть использован на всех видах обрабатываемых поверхностей, таких как металлические, пластиковые, гладкие и/или пористые поверхности (например, бетонная поверхность).
Известный уровень техники
Гели известно уровня техники не высыхают или высыхают только после нескольких десятков часов и все должны быть удалены после нескольких часов смыванием водой. В этом случае смывание также может прервать воздействие геля на стенку и контроль продолжительности действия геля.
Недостаток смывания состоит в получении жидких отходов порядка 10 л воды на кг используемого геля. Эти жидкие отходы очистки при дезактивации радиоактивных загрязнений должны быть переработаны на существующем оборудовании для переработки ядерных материалов.
Поэтому требуются тщательные исследования по обращению с этими жидкими отходами и их воздействия на технологические схемы оборудования. Кроме того, указанные гели, требующие смывки, не могут быть использованы для обработки поверхностей оборудования, которые не должны обводняться.
Заявка WO 03/008529, поданная совместно СЕА (Комиссариат по атомной энергии Франции) и COGEMA, и опубликованная 20 января 2003, описывает способ и гель для обработки, в частности, для дезактивации. Состав этого геля был определен так, что он может быть легко применен к дезактивируемой поверхности, затем после полного высыхания в течение нескольких часов, удален с удерживаемой радиоактивностью простой очисткой щеткой или вакуумированием. Этот гель состоит из коллоидного раствора, содержащего 5-15 мас.% диоксида кремния по отношению к общей массе геля, 0,5-4 моль/л неорганической кислоты или смеси неорганических кислот, и, необязательно, 0,05-1 моль/л окислителя, со стандартным окислительно-восстановительным потенциалом Ео более 1,4 В в сильнокислой среде или восстановленной форме этого окислителя. Способ обработки поверхности, описанный в указанной заявке, включает нанесение геля на обрабатываемую поверхность, сохранение геля на этой поверхности до его высыхания и удаление сухих остатков геля вакуумированием или чисткой щеткой.
Цель настоящего изобретения состоит в дальнейшем улучшении геля и способа, описанных в последнем документе. В частности, авторы изобретения установили, что гель, описанный в указанном документе, имеет некоторое число недостатков: его вязкость и скорость высыхания не всегда хорошо контролируются, он не всегда легко распыляется, плохо контролируется растрескивание геля на поверхности (сухие остатки геля слишком большие), и некоторые сухие остатки геля прочно удерживаются на подложке и с трудом удаляются вакуумированием или щеткой.
Краткое изложение существа изобретения
Настоящее изобретение достигает вышеуказанную цель посредством геля, состоящего из коллоидного раствора, характеризующегося тем, что содержит:
- 5-25 мас.% неорганического модификатора вязкости по отношению к общему весу геля;
- 0,01-0,2 мас.% ПАВ по отношению к общему весу геля, и, особенно предпочтительно, ПАВ в количестве строго ниже 0,1 мас.% по отношению к общему весу геля;
- 0,5-7 молей на литр геля, неорганической кислоты или щелочи; и
- необязательно 0,05-1 моль на литр геля окислителя, со стандартным окислительно-восстановительным потенциалом Ео более 1,4 В в сильнокислой среде или восстановленной форме этого окислителя;
- остальное - вода.
Гель настоящего изобретения является водным; он может быть кислым или щелочным, окислительным или восстановительным. Он может быть использован для дезактивации радиоактивных загрязнений поверхностей и приводит, после полного высыхания в течение нескольких часов, обычно за 2-72 часов, при температуре 15-30°С и относительной влажности 20-70%, к твердому сухому остатку, который имеет превосходную способность отделяться от подложки. Поэтому указанный гель обозначается как "гель, удаляемый вакуумом".
Время высыхания может быть далее снижено, например, посредством вентиляции, например, воздухом. Вентиляцией 230 м3/час, время высыхания может быть снижено, например, до 48 часов или менее, и вентиляцией 900 м3/час, время высыхания может быть снижено, например, до 24 часов или менее.
Термин "модификатор вязкости", как подразумевается, обозначает модификатор вязкости или смесь модификаторов вязкости.
Модификатор вязкости является предпочтительно неорганическим. Он может быть, например, оксидом алюминия или диоксидом кремния.
Когда модификатор вязкости на основе диоксида кремния, или на смеси модификаций диоксида кремния, указанный диоксид кремния может быть гидрофильным или гидрофобным. Кроме того, он может быть кислым или щелочным. Он может быть, например, TIXOSIL 73 (торговая марка) диоксидом кремния, поставляемым Rhodia. Предпочтительно, в соответствии с изобретением, концентрация диоксида кремния составляет 5-25 мас.% геля для обеспечения, еще более эффективно, высыхание геля при температуре 20-30°С и относительной влажности 20-70% в среднем за 2-72 часа.
Среди кислых диоксидов кремния, которые могут быть использованы, в качестве примера может быть упомянут "Cab-O-Sil" М5, Н5 или ЕН5 (торговые марки) пирогенные диоксиды кремния, поставляемые Cabot и fumed silicas, поставляемые Degussa под названием AEROSIL (торговая марка). Предпочтительными среди пирогенных диоксидов кремния являются поставляемые AEROSIL (торговая марка) диоксиды кремния, у которых максимальные свойства модификации вязкости при минимальном содержании минеральных веществ.
Используемый диоксид кремния также может быть таким, который называют осажденным диоксидом кремния, полученным водным синтезом, смешиванием раствора силиката натрия с кислотой. Предпочтительные осажденные диоксиды кремния поставляют под названием SIPERNAT 22 LS и FK 310 (торговые марки).
В соответствии с одним особенно полезным осуществлением настоящего изобретения, модификатор вязкости может быть смесью осажденного и пирогенного диоксида кремния. Это вызвано тем, что такая смесь улучшает высыхание геля и размеры частиц получаемого сухого остатка. Преимущественно, смесь пирогенного и осажденного диоксида кремния составляет 5-25 мас.% геля. Это позволяет обеспечить высыхание геля при температуре 20-30°С и относительной влажности 20-70% в среднем за 2-72 часа. Например, добавление 0,5 мас.% осажденного диоксида кремния, например, FK 310 (торговая марка) к гелю, содержащему 8 мас.% пирогенного диоксида кремния, например AEROSIL 380 (торговая марка), увеличивает размер частиц сухого остатка (Пример 2 далее) и приводит после высыхания к миллиметровым размерам сухих остатков, которые облегчают удаление, чисткой щеткой или вакуумированием.
Когда модификатор вязкости выполнен на основе оксида алюминия (Al2O3), он может быть получен, например, высокотемпературным гидролизом. В качестве примера, может быть упомянут продукт ALUMINE С (торговая марка), поставляемый Degussa. Предпочтительно, оксид алюминия составляет 10-25 мас.% геля. В частности, указанные концентрации обеспечивают еще более эффективное высыхание геля при температуре 20-30°С и относительной влажности 20-70% в среднем за 2-72 часа.
В соответствии с изобретением, термин "ПАВ" означает отдельный ПАВ или смесь двух или более ПАВ. Таким образом, в соответствии с изобретением, к гелям, описанным в документе WO 03/008529, добавляют оригинальным образом очень небольшое количество ПАВ, или специфического поверхностно-активного вещества, менее 2 г на кг геля, обычно в пределах 0,01-0,2 мас.% по отношению к общему весу геля. Предпочтительно количество ПАВ в геле в соответствии с изобретением строго ниже 0,1 мас.% по отношению к общему весу геля и, более точно, это количество составляет 0,01-0,1 мас.% по отношению к общему весу геля, значение 0,1 мас.% не входит в интервал. Преимущественно, значения 0,2 мас.% и 0,1 мас.% исключены из диапазонов, связанных с ПАВ в рамках контекста настоящего изобретения.
В соответствии с изобретением, ПАВ может быть ПАВ или смесью ПАВ, обладающих одним или более из следующих свойств: смачивание, эмульгирование, моющее действие. Таким образом, в соответствии с изобретением, используемый ПАВ может быть преимущественно выбран из групп смачивающих, эмульгирующих и моющих ПАВ. Он может быть смесью различных ПАВ, принадлежащих к одной или более указанных групп. Предпочтительно, один или более ПАВ выбирают так, чтобы они являлись устойчивыми в композиции геля настоящего изобретения, особенно при рН геля, который может быть очень кислым или очень щелочным. Учитывая, что настоящее изобретение относится к гелям, конечно, предпочтительно использовать один или более ПАВ, которые не дают пены, или вспениваются очень незначительно.
Среди смачивающих ПАВ, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, могут быть упомянуты, например, алкоксилаты спирта, алкиларил слуьфонаты, этоксилаты алкилфенола, блочные полимеры на основе этилен оксида или пропилен оксида (например, IFRALAN P8020 (торговая марка)), легкие этоксилированные спирты (например, MIRAVON B12DF (Rhodia) (торговая марка)), эфиры фосфатов или смеси последних.
Среди эмульгирующих ПАВ, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, могут быть упомянуты, например, тяжелые этоксилированные кислоты, эфиры глицерина, тяжелые этоксилированные спирты (например, SIMULSOL 98 (SEPPIC) (торговая марка)), имидазолины, четвертичные аммониевые соединения (например, DEHYQUART SP (Sidobre Sinnova) (торговая марка)), или смесь последних.
Среди моющих ПАВ, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, могут быть упомянуты, например, алканоламиды или оксиды амина (например, OXIDET 35 DMC-LD (Као Corporation)(торговая марка)), или смесь последних.
Предпочтительными ПАВ являются те, торговые марки которых указаны в настоящей заявке (Описание изобретения и примеры).
Также может быть использована смесь двух или более из различных вышеуказанных ПАВ.
В дополнение к преимуществам, указанным в заявке WO 03/008529, которые связаны с использованием геля для обработки поверхности, добавление ПАВ в соответствии с настоящим изобретением неожиданно позволяет увеличить восстановление вязкости геля, полезный эффект, препятствующий отеканию геля по стене (улучшение реологических свойств геля: см. пример 1 ниже). Указанное добавление неожиданно также позволяет лучше контролировать скорость высыхания геля, ускоряя или замедляя кинетику высыхания (см. пример 2 ниже). Оно неожиданно также позволяет контролировать растрескивание поверхности геля во время высыхания: растрескивание более гомогенное и приводит к повышенной однородности размера твердых остатков (см. пример 3 ниже). Это позволяет избежать получения, после высыхания, остатков слишком большого размера, а не такого, который предпочтительно отделялся бы и диспергировал бы радиоактивность. Наконец, добавление ПАВ неожиданно позволяет увеличить способность твердых остатков геля, полученных после высыхания, отделяться от подложки (см. пример 4 ниже).
В первом осуществлении настоящего изобретения, гель может содержать неорганическую кислоту или смесь неорганических кислот. В этом случае, эта кислота или эта смесь предпочтительно присутствуют при концентрации 1-4 моля на литр геля. В частности, эти концентрации преимущественно позволяют обеспечить высыхание геля при температуре 20-30°С и относительной влажности 20-70% в среднем за 2-72 часа.
В соответствии с изобретением, неорганическая кислота может быть выбрана, например, из соляной, азотной, серной, фосфорной кислот или их смеси.
В соответствии с этим первым осуществлением, модификатор вязкости предпочтительно является диоксидом кремния или смесью диоксидов кремния, как определено выше.
Во втором осуществлении настоящего изобретения, гель может содержать неорганическое основание или смесь неорганических оснований. В этом случае, основание предпочтительно присутствует при концентрации ниже 2 моль/л геля, предпочтительно 0,5-2 моль/л, более предпочтительно 1-2 моль/л для преимущественного обеспечения высыхания геля при температуре 20-30°С и относительной влажности 20-70% в среднем за 2-3 часа.
В соответствии с изобретением основание может быть выбрано, например, из гидроксида натрия, калия или их смеси.
В соответствии с этим вторым осуществлением модификатором вязкости предпочтительно является оксид алюминия.
Наконец, гель изобретения может содержать окислитель, со стандартным окислительно-восстановительным потенциалом более 1400 мВ в сильнокислой среде, то есть с окисляющей способностью больше чем у перманганата. В виде примера, такими окислителями могут быть Ce(IV), Co(III) и Ag(II). В соответствии с изобретением, концентрация в геле окислителя предпочтительно составляет 0,5-1 моль/л геля.
Окислители, среди которых предпочтителен церий IV, предпочтительно скомбинированы с неорганической кислотой, например азотной кислотой, при умеренной концентрации, то есть ниже 3 моль/л, что дает возможность быстро высохнуть гелю, как определено выше. Церий обычно вводится в форме электрогенерированного нитрата церия(IV) Се(NO3)4 или гексанитратоцерата аммония (NH4)2Се(NO3)6.
Таким образом, типичный пример окислительного геля для дезактивации в соответствии с изобретением состоит из коллоидного раствора, включающего, кроме того, ПАВ с концентрацией изобретения, 0,1-0,5 моль/л Се(NO3)4 или (NH4)2Се(NO3)6, 0,5-2 моль/л сильной кислоты, например азотной кислоты, и 5-15 мас.% диоксида кремния.
Гели изобретения легко могут быть получены при обычной температуре, например, добавлением к водному дезактивационному раствору известного уровня техники минеральных модификаторов вязкости, предпочтительно с высокой удельной поверхностью, например, более 100 м2/г, затем ПАВ или ПАВ для получения геля в соответствии с настоящим изобретением.
Обычно, предпочтительно, чтобы вязкость геля составляла, по меньшей мере, 1 Па·с и время восстановления менее одной секунды для обеспечения возможности нанесения на дезактивируемую поверхность, без растекания на расстоянии (например, с расстояния 1-5 м) или вблизи (расстояние менее 1 м, предпочтительно 50-80 см).
Настоящее изобретение также относится к способу дезактивации поверхности, характеризующемуся тем, что он включает, по меньшей мере, один цикл, включающий следующие последовательные стадии:
(a) нанесение геля изобретения на дезактивируемую поверхность;
(b) выдерживание геля на указанной поверхности при температуре 20-30°С и относительной влажности 20-70% в течение 2-72 часов, так, чтобы образовывался сухой твердый остаток; и
(c) удаление сухого твердого остатка с поверхности, дезактивированной таким образом.
Другими словами, один цикл включает стадии (а), (b) и (с), и несколько циклов может быть последовательно повторено до достижения желательной дезактивации.
Когда загрязнители являются радиоактивными, способ настоящего изобретения является способом дезактивации.
В соответствии с изобретением гель может быть нанесен на дезактивируемую поверхность, например, в количестве 100-2000 г геля на м2 поверхности, предпочтительно 100-1000 г/м2. Указанные пропорции дают хорошую дезактивацию без бесполезных отходов.
В соответствии с изобретением, гель может быть нанесен на дезактивируемую поверхность средствами, известными специалисту в данной области техники. Однако наиболее подходящим современным средством представляется нанесение распылением, например, с использованием пистолета-распылителя или нанесение щеткой.
Для нанесения на поверхность распылением, гель настоящего изобретения (коллоидный раствор) может быть передан, например, насосом низкого давления, например, с использованием давление ниже 7×105 Па. Распыление струи геля на поверхность может быть получено, например, посредством плоского или круглого штуцера. Расстояние между насосом и штуцером может быть любым, например, 1-50 м, например, 25 м.
Достаточно короткое время восстановления вязкости, благодаря составу геля настоящего изобретения, позволяет гелю удерживаться на стене, даже при распылении.
В соответствии с изобретением, время высушивания геля составляет 2-72 часа благодаря составу геля настоящего изобретения и вышеуказанным условиям высушивания.
В соответствии с изобретением, когда гель высох, сухие твердые остатки геля могут быть легко удалены с дезактивированной поверхности, например, очисткой щеткой и/или вакуумированием.
Способ изобретения может включать предварительную стадию очистки дезактивируемой поверхности. Таким образом, способ изобретения может включать дополнительную стадию очистки указанной дезактивируемой поверхности, с последующей дезактивацией очищенного оборудования способом изобретения.
Очистка может состоять, например, в предварительной очистке дезактивируемой поверхности, например, сдуванием или вакуумированием пыли для удаления непрочно связанных твердых загрязнений.
Затем способ дезактивации изобретения применяют так, чтобы удалить загрязнение, связанное с поверхностью. Гель настоящего изобретения полностью высыхает после воздействия на поверхность и легко отделяется от стены вакуумированием или чисткой щеткой.
Способ настоящего изобретения относится и дает наибольший положительный эффект при дезактивации ядерного оборудования, например, вентиляционных шахт ядерного оборудования.
Способ настоящего изобретения применяется главным образом для дезактивации металлических поверхностей, преимущественно, когда они являются большими, и при периодическом обслуживании существующего оборудования и в ходе уборки и/или демонтажа ядерного оборудования.
Рассматриваемые поверхности не обязательно горизонтальные, но могут быть наклонными или даже вертикальными. Этот применяется к любому типу поверхности, особенно к металлическим поверхностям, загрязненным смазкой, плотно связанным или объемным слоем оксида, или другими радиоактивными или нерадиоактивными загрязнителями.
Гели в соответствии с изобретением могут использоваться, например, для дезактивации танков, вентиляционных шахт, бассейнов выдержки, перчаточных боксов и т.д.
Очевидно, что обработка поверхности может быть повторена несколько раз (несколько циклов), последовательно, тем же гелем или различными гелями, предпочтительно в соответствии с настоящим изобретением.
Из-за низкой концентрации ПАВ, улучшено высыхание геля и приводит к гомогенному растрескиванию. Размер сухих остатков является монодисперсным и повышается способность остатков отделяться от подложки по сравнению с гелями известного уровня техники. Кроме того, как показывают примеры далее, авторы изобретения установили, что присутствие ПАВ в соответствии с настоящим изобретением иногда дает гель, более эффективный для обработки поверхности.
Таким образом, нет необходимости в смывке водой и способ не производит никаких вторичных отходов. Сухой остаток, получаемый после высыхания, может быть легко удален, предпочтительно чисткой щеткой или вакуумированием, но также и струей газа, например, струей сжатого воздуха.
С настоящим изобретением, преимущества удаляемых вакуумом гелей известного уровня техники сохранены и улучшены: устранена обычная операция смывания геля водой, и жидкие отходы, которые затем должны быть переработаны, больше не производятся. Это приводит к упрощению в плане всего процесса переработки загрязнений.
Помимо многих вышеуказанных преимуществ, авторы изобретения показали, что гели настоящего изобретения могут быть более легко нанесены на дезактивируемые поверхности распылением или с использованием щетки, затем после полного высыхания через несколько часов, более легко удалены с удерживаемой радиоактивностью, простой чисткой щеткой или вакуумированием.
Другие характеристики и преимущества изобретения будут более ясными по прочтению следующих примеров, приведенных конечно для иллюстрации и не для ограничения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1: Значения минимальной и максимальной вязкости (V) гелей настоящего изобретения, представленные авторами изобретения функцией скорости сдвига.
Фиг.2: Реограмма гелей, которые не содержат ПАВ, (известный уровень техники) и гелей, которые содержат ПАВ в соответствии с настоящим изобретением: изменение вязкости (V) во времени (с).
Фиг.3: Влияние старения на вязкость геля настоящего изобретения: изменение вязкости (V) во времени (с).
Фиг.4: Скорости коррозии, полученные на алюминиевых образцах, обработанных кислыми или щелочными гелями, которые содержат или не содержат ПАВ в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.5: Фотография, позволяющая визуально сравнить гель в соответствии с настоящим изобретением (слева) и гель известного уровня техники, то есть без ПАВ (справа).
В этих фиг."V" представляет вязкость в Па·с; "t" представляет время в секундах (с); и "Cor" представляет наблюдаемую коррозию в мкм.
Примеры
Пример 1:
Гель сравнения получают содержащим AEROSIL (8 мас.%), 0,1 M HNO3 и 1,5 М H3PO4.
В этом примере условия, используемые для высыхания геля, следующие: 22°С и 40% относительная влажность.
Для создания возможности распыления геля при низком давлении, предел вязкости устанавливают равным 100 мПа·с с высоким сдвигом (700 с-1). Для получения геля, который не стекает по стене, необходима вязкость более 1 Па·с с низким сдвигом (10 с-1).
Это может быть выражено графически посредством реограммы, представленной на фиг.1.
Вязкость гелей должна предпочтительно находиться в пустых зонах графика, что гарантирует легкое применение геля.
Добавление ПАВ в небольшом количестве в соответствии с настоящим изобретением позволяет оптимизировать реологические свойства удаляемых вакуумом гелей известного уровня техники.
Фиг.2 представляет реограммы, полученные для различных кислых гелей, содержащих различные ПАВ (CRAFOL AP56, SYNTHIONIC P8020 и DEHYQUART 5P (торговые марки)), 1 г/кг активного материала и только 8% диоксида кремния. Различные изученные составы геля обозначены на этой фиг.
Для сравнения реограмма кислого геля известного уровня техники, то есть без ПАВ, также представлена на этой фиг.
Из этой фиг. можно видеть, что включение ПАВ в рецептуру геля неожиданно позволяет, при уменьшении содержания диоксида кремния, достигать определенных критериев вязкости. В частности, вязкость гелей с ПАВ ниже 100 мПа·с при высоком сдвиге и более 1 Па·с при низком сдвиге.
Присутствие ПАВ в силикагелях в соответствии с настоящим изобретением значительно улучшает их реологическое поведение, независимо от электрического заряда ПАВ (1,0 или -1). Электрический заряд поэтому не является достаточным критерием для выбора ПАВ.
Хотя в этом примере ПАВ выбраны так, чтобы быть устойчивыми в кислой среде, даже при этом они еще имеют склонность к разложению в используемых сильнокислых условиях.
Поэтому предпочтительно проверить поведение ПАВ в геле для определения срока годности геля и знать, могут ли они быть приготовлены заранее или во время их использования.
Реограммы гелей зарегистрированы при заданном времени старения (0-14 дней). Фиг.3 представляет реологическое поведение геля, содержащего ПАВ (CRAFOL AP56 (торговая марка)) за время D=0, D=2, D=7 и D=14 дней. На этой фиг. влияние старения на вязкость геля настоящего изобретения представлено: изменение вязкости (V) во времени (с).
В случае CRAFOL AP56 (торговая марка) наблюдается, что вязкость при высоком и низком сдвиге снижается с возрастом геля. Но это не мешает использованию этого типа геля, по меньшей мере, в течение пятнадцати дней.
Наконец, изучение старения гелей продолжено с ПАВ, отличными от описанных ранее.
Таблица I далее дает обзор испытаний, выполненных с ПАВ, выбранными в ходе лабораторных испытаний рецептуры.
Из указанной таблицы видно, что CRAFOL (торговая марка) не является специальным случаем.
Среди проверенных ПАВ, несколько соответствуют критериям, необходимым для хорошего распыления, в частности, DEHYQUART SP и SYNTHIONIC P8020 (торговые марки).
Пример 2: Влияние ПАВ на время высыхания геля
В этом примере проверяют присутствие SYNTHIONIC или ANTAROX (торговые марки) в количестве 0,1% в геле 1,5-3,5 М фосфорной и азотной кислот, содержащем 10 мас.% AEROSIL 380 (торговая марка).
В геле, молекулы ПАВ располагаются на границе раздела фаз гель/воздух и диоксид кремния/раствор, чтобы минимизировать контакты с молекулами воды. Поэтому поверхность геля покрыта молекулами ПАВ, которые могут замедлить или ускорить его испарение.
Что касается эффективности гелей, фиг.4 представляет наблюдаемую кинетику коррозии, на алюминиевых образцах, обработанных кислым гелем, кислым гелем, содержащим 2 г/кг ANTAROX (торговая марка) и кислым гелем, содержащим 2 г/кг SYNTHIONIC (торговая марка).
Рабочие режимы следующие: 22°С и 40% относительная влажность.
Экспериментальные результаты показывают, что присутствие SYNTHIONIC или ANTAROX (торговые марки) увеличивает время высыхания на около 30 минут до одного часа для кислых гелей.
Кинетика коррозии фиг.4 показывает, что гели в соответствии с настоящим изобретением, то есть содержащие ПАВ, являются столь же эффективными, что и кислотный гель сравнения, иногда более эффективными.
Пример 3: Влияние ПАВ на растрескивание
Фиг.5 представляет фотографию, позволяющую визуально сравнить гель в соответствии с настоящим изобретением (слева) и гель известного уровня техники, то есть без ПАВ (справа), высохший при тех же температуре, влажности и времени.
Пленка окислительного геля, содержащего 0,5 М церия и 3 М азотной кислоты (правая ссылка на фотографии), получают на образце из нержавеющей стали.
1 г/кг смачивающего ПАВ SYNTHIONIC P8020 добавляют к композиции геля (левый образец).
Растрескивание, полученное на поверхности геля, содержащего ПАВ, слева, более гомогенное. Размер твердых остатков является монодисперсным (1-2 мм) (настоящее изобретение).
Это предотвращает образование, наблюдаемое справа (известный уровень техники), полидисперсных размеров больших твердых остатков (5-7 мм), которые удаляются с большим трудом, поскольку они прочнее связаны.
Пример 4: Влияние ПАВ на адгезию сухого геля к поверхности
800 г/м2 трех гелей, содержащих 20% TIXOSIL (торговая марка) и 1,5 М фосфорной кислоты, первый без ПАВ, второй с 0,1% DEHYQUART 20 SP (торговая марка) и третий с 0,1% SYNTHIONIC 8020 (торговая марка) наносят в форме пленки на низкоуглеродистую сталь, при 22°С и 40% влажности.
После высушивания в течение 3 часов при 22°С, относительной влажности 40% и скорости потока воздуха 0,1 м/с, образцы переворачивают для удаления сухих остатков под действием гравитации.
Только 5% сухих остатков отделяются без ПАВ, 15% с DEHYQUART (торговая марка) и 20% с SYNTHIONIC (торговая марка).
Поэтому ПАВ геля настоящего изобретения определенно способствует отделению твердых остатков, что очень важно для очистки обработанной поверхности и для облегчения удаления сухих остатков геля, особенно при дезактивации.
Пример 5: Влияние ПАВ на свойства обезжиривания гелем
Получают обезжиривающий щелочной гель, содержащий 15 г оксида алюминия, смешанного со 100 мл 1 моль/л гидроксида натрия.
Испытание обезжиривания выполняют с гелем на листе, покрытом ланолином.
После 24 часов сухой гель без ПАВ отсасывают, но лист не обезжирен.
Добавляют в соответствии с настоящим изобретением 2 г/л неионогенного ПАВ типа REWOPAL Х 1207 L (торговая марка). Эффективность обезжиривания составляет 8% после одного часа, 43% после 3 часов и 74% смазки удаляется после 24 часов.
Пример 6: Влияние ПАВ на удаление гелем радиоактивных загрязнений
Получают два содержащих церий окислительных геля и проверяют при дезактивации загрязненной ячейки из нержавеющей стали.
Первый гель содержит диоксид кремния типа AEROSIL (торговая марка), 3 М азотной кислоты и 0,33 М двойной нитрат церия и аммония. Второй идентичен первому, но дополнительно содержит 1 г/л SYNTHIONIC (торговая марка) ПАВ.
Два геля применяют с использованием щетки к двум, 400 см2, загрязненным радиоактивностью поверхностям, одной в основании (2,2 мГр/ч) и другой в стенке (1 мГр/ч).
После единственного прохода геля и высушивания в течение 24 часов, гель, содержащий ПАВ, более легко удаляется простой чисткой щеткой, чем гель без ПАВ.
Для геля, содержащего ПАВ, загрязнение на основании составляет только 0,4 мГр/ч и 0,2 на стенке. Загрязнение снижено в 5,5 раз, тогда как для геля без ПАВ, коэффициент очистки составляет только 5.
Группа изобретений относится к гелю для очистки поверхностей, в частности, для удаления радиоактивных загрязнений с поверхности, а также к удаляемому вакуумом гелю, после дезактивации поверхности. Гель для очистки поверхностей, состоящий из коллоидного раствора, имеющий следующий состав: неорганический модификатор вязкости в количестве 5-25 мас.% от общей массы геля; ПАВ в количестве менее 0,1 мас.%, предпочтительно, в количестве от 0,01 до менее 0,1 мас.% от общей массы геля; неорганическая кислота или основание с концентрацией 0,5-7 моль на литр геля; необязательно окислитель со стандартным окислительно-восстановительным потенциалом Ео более 1,4 В в сильнокислой среде или восстановленной форме этого окислителя с концентрацией 0,05-1 моль на литр геля; вода-остальное; причем указанный гель после полного высыхания в течение 2-72 часов при температуре 10-30°С и относительной влажности 20-70% представляет собой твердый сухой остаток. Имеются также способ дезактивации поверхностей и применение геля. Группа изобретений позволяет улучшить известный гель для очистки поверхностей и способы его применения, в частности, для того чтобы улучшить контроль над вязкостью и скоростью высыхания геля, над его распылением и т.д. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 5 ил., 6 пр., 1 табл.
1. Гель для очистки поверхностей, состоящий из коллоидного раствора, имеющий следующий состав:
- неорганический модификатор вязкости в количестве 5-25 мас.% от общей массы геля;
- ПАВ в количестве менее 0,1 мас.%, предпочтительно в количестве от 0,01 до менее 0,1 мас.% от общей массы геля;
- неорганическая кислота или основание с концентрацией 0,5-7 моль на литр геля; и
необязательно окислитель со стандартным окислительно-восстановительным потенциалом Е0 более 1,4 В в сильнокислой среде или восстановленной форме этого окислителя с концентрацией 0,05-1 моль на литр геля;
- вода - остальное;
причем указанный гель после полного высыхания в течение 2-72 ч при температуре 10-30°С и относительной влажности 20-70% представляет собой твердый сухой остаток.
2. Гель по п.1, в котором неорганический модификатор вязкости представляет собой диоксид кремния в количестве 5-25 мас.% от массы геля.
3. Гель по пп.1 и 2, в котором неорганический модификатор вязкости представляет собой пирогенный диоксид кремния, осажденный диоксид кремния или их смесь.
4. Гель по п.1, в котором неорганический модификатор вязкости представляет собой смесь пирогенного диоксида кремния и осажденного диоксида кремния в количестве 5-25 мас.% от массы геля.
5. Гель по п.1, в котором неорганический модификатор вязкости представляет собой смесь пирогенного диоксида кремния и осажденного диоксида кремния, в котором осажденный диоксид кремния составляет 0,5 мас.% от массы геля, и пирогенный диоксид кремния составляет 8 мас.% от массы геля.
6. Гель по п.1, в котором неорганический модификатор вязкости представляет собой оксид алюминия в количестве 10-25 мас.% от массы геля.
7. Гель по п.1, в котором неорганическая кислота или смесь неорганических кислот содержится с концентрацией 1-4 моль на литр геля.
8. Гель по п.1, в котором неорганическая кислота выбрана из соляной, азотной, серной, фосфорной кислот или их смеси.
9. Гель по п.1, в котором неорганическое основание или смесь неорганических оснований содержится с концентрацией 0,5-2 моль на литр геля.
10. Гель по п.9, в котором неорганическое основание выбрано из гидроксида натрия, гидроксида калия или их смеси.
11. Гель по п.1, содержащий 0,5-1 моль на л окислителя со стандартным окислительно-восстановительным потенциалом Ео более 1400 мВ в сильнокислой среде, выбранного из Ce(IV), Со(III) или Ag(II).
12. Гель по п.1, содержащий ПАВ, 5-15 мас.% диоксида кремния, 0,5-2 моль на л сильной кислоты и 0,1-0,5 моля Ce(NO3)4 или (NН4)2Се(NО3)6 на литр геля.
13. Гель по п.1, в котором ПАВ или смесь ПАВ обладают одним или более из следующих свойств: смачивающее, эмульгирующее, моющее.
14. Гель по п.1, в котором ПАВ выбран из группы, содержащей алкоксилаты спиртов, алкиларилсульфонаты, этоксилаты алкилфенола, блочные полимеры на основе оксида этилена или оксида пропилена, легкие этоксилированные спирты, эфиры фосфатов, тяжелые этоксилированные кислоты, эфиры глицерина, тяжелые этоксилированные спирты, имидазолины, четвертичные аммониевые соединения, алканоламиды и оксиды аминов или их смеси.
15. Применение геля по любому из пп.1-14, для дезактивации радиоактивных загрязнений с поверхностей.
16. Способ дезактивации поверхности, отличающийся тем, что он включает, по меньшей мере, один цикл, включающий следующие последовательные стадии:
(a) нанесение геля по любому из пп.1-14 на дезактивируемую поверхность;
(b) сохранение геля на указанной поверхности при температуре 20-30°С и относительной влажности 20-70% в течение 2-72 ч для образования сухих твердых остатков на поверхности; и
(c) удаление сухих твердых остатков с дезактивированной поверхности.
17. Способ по п.16, в котором гель наносят на дезактивируемую поверхность в количестве 100-2000 г на м2 поверхности.
18. Способ по пп.16-17, в котором гель наносят на дезактивируемую поверхность распылением или с применением щетки.
19. Способ по п.16, в котором твердые сухие остатки геля удаляют с дезактивированной поверхности очисткой при помощи щетки и/или вакуумированием.
20. Способ по п.16, который дополнительно включает предварительную стадию очистки дезактивируемой поверхности.
21. Способ по п.16, который представляет собой дезактивацию ядерного оборудования, например вентиляционных шахт ядерного оборудования.
22. Способ по п.16, в котором дезактивация представляет собой дезактивацию радиоактивности.
| Устройство для крепления фланцевого соединения на устье скважины | 2020 |
|
RU2746328C1 |
| FR 2781809 A, 02.02.2000 | |||
| FR 2827530 A, 24.01.2003 | |||
| КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ НОРМАЛИЗАЦИИ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ | 2003 |
|
RU2236054C1 |
