一种铀放射性去污剂、一种含铀器件的除铀方法
阅读说明：本技术 一种铀放射性去污剂、一种含铀器件的除铀方法 (Uranium radioactive decontaminant and uranium removing method of uranium-containing device ) 是由 仇月双 魏鑫 徐乐昌 于 2021-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种铀放射性去污剂、一种含铀器件的除铀方法,属于放射性元素处理技术领域。本发明提供的铀放射性去污剂,包括以下质量份的组分：水100份；复合螯合剂0.1～10份；表面活性剂1～10份；所述复合螯合剂为乙二胺四乙酸四钠、乙二胺四乙酸二钠、氮基三乙酸、二乙烯三胺五乙酸、N-羟乙基乙二胺三乙酸和羟基乙叉二膦酸中的两种或两种以上。本发明使用多种螯合剂进行复配使用,能够显著提高去污剂对铀元素的去除率。实施例结果表明,本发明提供的去污剂去污率≥99.8％。(The invention provides a uranium radioactive decontaminating agent and a uranium removing method for a uranium-containing device, and belongs to the technical field of radioactive element treatment. The uranium radioactive detergent provided by the invention comprises the following components in parts by mass: 100 parts of water; 0.1-10 parts of a compound chelating agent; 1-10 parts of a surfactant; the compound chelating agent is two or more than two of ethylene diamine tetraacetic acid tetrasodium, ethylene diamine tetraacetic acid disodium, nitrilotriacetic acid, diethylenetriamine pentaacetic acid, N-hydroxyethyl ethylenediamine triacetic acid and hydroxy ethylidene diphosphonic acid. According to the invention, a plurality of chelating agents are used in a compounding manner, so that the removal rate of uranium element by the decontaminating agent can be obviously improved. The results of the examples show that the decontamination rate of the detergent provided by the invention is more than or equal to 99.8%.)
技术领域
本发明涉及放射性元素处理技术领域，特别涉及一种铀放射性去污剂、一种含铀器件的除铀方法。
背景技术
铀矿冶设施、核电厂在运行过程中产生了大量放射性器件，为了保证环境辐射安全必须对退役的放射性器件进行去污。
放射性器件含有的放射性元素主要为铀元素。目前，针对放射性设备或部件中的铀元素的去除方法主要有机械去污法、电化学去污法、生物去污法和化学去污法。其中化学去污法是借助适当的化学试剂与受污染的材料相接触，通过化学试剂对放射性污染物质的溶解作用，以达到去污的目的。化学去污法存在着操作简便、成本低廉、去污剂重复使用、去污过程中产生的有害废物较少的优点，被广泛应用。
现有的铀放射性去污剂主要成分有酸、碱、氧化剂和螯合剂等，其中广泛使用的螯合剂为乙二胺四乙酸钠。但是，单纯的乙二胺四乙酸钠去污率较低，其对铀元素的去除率不足95％。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种铀放射性去污剂、一种含铀器件的除铀方法。本发明提供的铀放射性去污剂能够有效提高含铀器件中铀元素的去除率。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种铀放射性去污剂，包括以下质量份的组分：
水 100份；
复合螯合剂 0.1～10份；
表面活性剂 1～10份；
所述复合螯合剂为乙二胺四乙酸四钠、乙二胺四乙酸二钠、氮基三乙酸、二乙烯三胺五乙酸、N-羟乙基乙二胺三乙酸和羟基乙叉二膦酸中的两种或两种以上。
优选的，包括以下质量份的组分：
水 100份；
复合螯合剂 2～6份；
表面活性剂 4～8份。
优选的，所述复合螯合剂为乙二胺四乙酸二钠和氮基三乙酸。
优选的，所述复合螯合剂为羟基乙叉二膦酸和二乙烯三胺五乙酸。
优选的，所述复合螯合剂为N-羟乙基乙二胺三乙酸和乙二胺四乙酸二钠。
优选的，所述表面活性剂为硬质酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、山梨酸钾、油酰二乙烯三胺、十二烷基二乙醇酰胺、山梨醇月桂酸酯和失水山梨醇单硬脂酸酯中的一种或几种。
本发明提供了一种含铀器件的除铀方法，包括以下步骤：
将含铀器件置于上述铀放射性去污剂中，进行超声清洗。
优选的，所述超声清洗的频率为50～100Hz，功率为350～700W。
优选的，所述超声清洗的时间为20～40min。
本发明提供了一种铀放射性去污剂，包括以下质量份的组分：水100份；复合螯合剂0.1～10份；表面活性剂1～10份；所述复合螯合剂为乙二胺四乙酸四钠、乙二胺四乙酸二钠、氮基三乙酸、二乙烯三胺五乙酸、N-羟乙基乙二胺三乙酸和羟基乙叉二膦酸中的两种或两种以上。本发明使用多种螯合剂进行复配使用，能够显著提高去污剂对铀元素的去除率，由于溶液存在两种或两种以上不同结构的螯合剂，能够和铀酰离子形成结构更为稳定的络合物，有利于铀的去除。实施例结果表明，本发明提供的去污剂去污率≥99.8％。
本发明提供了一种含铀器件的除铀方法，包括以下步骤：将含铀器件置于上述铀放射性去污剂中，进行超声清洗。此方法采用铀放射性去污剂和超声波联用的方式，能够有效去除含铀器件中的铀元素。同时，本发明提供的方法操作简单，成本低廉，适合工业推广应用。
具体实施方式
本发明提供了一种铀放射性去污剂，包括以下质量份的组分：
水 100份；
复合螯合剂 0.1～10份；
表面活性剂 1～10份；
如无特殊说明，本发明所用原料均为市售。
所述复合螯合剂为乙二胺四乙酸四钠、乙二胺四乙酸二钠、氮基三乙酸、二乙烯三胺五乙酸、N-羟乙基乙二胺三乙酸和羟基乙叉二膦酸中的两种或两种以上。
以质量份数计，本发明提供的铀放射性去污剂包括100份的水。在本发明中，所述水优选为去离子水。
以所述水的质量份数为基准，本发明提供的铀放射性去污剂包括0.1～10份的复合螯合剂，优选为2～6份，更优选为4～5份。在本发明中，所述复合螯合剂为乙二胺四乙酸四钠、乙二胺四乙酸二钠、氮基三乙酸、二乙烯三胺五乙酸、N-羟乙基乙二胺三乙酸和羟基乙叉二膦酸中的两种或两种以上。在本发明中，当所述复合螯合剂为两种时，两种螯合剂的质量比优选为1～10:1～10，更优选为3～5:3～5；当所述复合螯合剂为两种以上时，所述复合螯合剂中任意组分与其余一种组分的质量比优选为1～10:1～10，更优选为3～5:3～5。
在本发明中，所述复合螯合剂优选为乙二胺四乙酸二钠和氮基三乙酸；在本发明中，所述乙二胺四乙酸二钠和氮基三乙酸的质量比优选为2:1。
在本发明中，所述复合螯合剂优选为羟基乙叉二膦酸和二乙烯三胺五乙酸；所述羟基乙叉二膦酸与二乙烯三胺五乙酸的质量比优选为1:2。
在本发明中，所述复合螯合剂优选为N-羟乙基乙二胺三乙酸和乙二胺四乙酸二钠；在本发明中，所述N-羟乙基乙二胺三乙酸和乙二胺四乙酸二钠的质量比优选为1:1。
以所述水的质量份数为基准，本发明提供的铀放射性去污剂包括1～10份的表面活性剂，优选为4～8份，更优选为5～6份。在本发明中，所述表面活性剂优选为硬质酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、山梨酸钾、油酰二乙烯三胺、十二烷基二乙醇酰胺、山梨醇月桂酸酯和失水山梨醇单硬脂酸酯中的一种或几种。
在本发明中，所述铀放射性去污剂的制备方法，包括以下步骤：
将水、复合螯合剂和表面活性剂混合，得到铀放射性去污剂。
本发明对所述混合的方式没有特殊的要求，使用本领域技术的方式将上述成分混合均匀即可，具体的如搅拌混合。在本发明中，所述混合的温度优选为室温。
本发明提供了一种含铀器件的除铀方法，包括以下步骤：
将含铀器件置于上述所述铀放射性去污剂中，进行超声清洗。
在本发明中，所述含铀器件的材质优选为金属、塑料、玻璃或陶瓷，作为本发明的一个具体实施例，所述含铀器件的材质为不锈钢。
本发明对所述铀放射性去污剂的用量没有特殊的要求，能够完全浸没所述含铀器件即可。
在本发明中，所述超声清洗的频率优选为50～100Hz，更优选为60～80Hz；功率优选为350～700W，更优选为500～600W。
在本发明中，所述超声清洗的时间优选为20～40min，更优选为20～30min。
下面结合实施例对本发明提供的一种铀放射性去污剂、一种含铀器件的除铀方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
在带有搅拌桨、温度计的500mL三口瓶中加入乙二胺四乙酸二钠0.2g，氮基三乙酸0.1g，再加入去离子水100mL，室温搅拌直至螯合剂完全溶解。然后加入十二烷基苯磺酸钠2g，搅拌使之完全溶解，得到铀放射性去污剂。
对所得铀放射性去污剂的除铀效果进行测试，方法如下：
将80×80×2mm不锈钢钢片用去污粉刷洗干净后烘干，然后放入5％HCl中浸泡4小时，50℃烘干，测定表面污染本底值，备用。将上述准备好的不锈钢片浸泡在5g/L铀溶液中5～10min，沥干水分后，50℃烘干，重复操作6次，测定污染不锈钢片的表面污染。将合成的聚乙烯醇去污剂均匀涂抹在污染钢片上，放置室温环境下，干燥后剥离膜，测定去污后钢片的表面污染水平，每个样品测5个点，按下面公式计算去污率，得出不同剥离膜去污剂的去污效果。
DE为去污率，％；
A1为未扣除本底的污染样品表面污染值，Bq/cm2；
A2为未扣除本底的去污样品表面污染值，Bq/cm2；
A0为样品污染前本底值，Bq/cm2；
钢片本底值为0.261Bq/cm2，钢片铀溶液污染后为0.603Bq/cm2，去污后钢片表面污染为0.256Bq/cm2，去污率为99.8％。
实施例3
在带有搅拌桨、温度计的500mL三口瓶中加入N-羟乙基乙二胺三乙酸0.3g，加入乙二胺四乙酸二钠0.3g，再加入去离子水100mL，室温搅拌直至螯合剂完全溶解。再加入失水山梨醇单硬脂酸酯2g，搅拌使之溶解，得到铀放射性去污剂。按照实施例1的方法测试去污率，结果为99.9％。
实施例2～10
实施例2～10中，铀放射性去污剂的制备方法相同，区别在于原料组分和用量不同，实施例2～10的原料组分和用量见表1。
对比例1～6
对比例1～6的原料组分和用量见表1。
表1实施例2～10和对比例1～6的原料组分和用量
实施例11
将铀表面污染为1.06Bq/cm2的含铀器件置于实施例1所得铀放射性去污剂中，进行超声清洗，超声清洗的功率为350W，频率为50Hz，时间为20min。对清洗后的含铀器件的铀含量进行检测，结果表污为0.23Bq/cm2。
实施例12
将铀含量为0.92Bq/cm2的含铀器件置于实施例2所得铀放射性去污剂中，进行超声清洗，超声清洗的功率为700W，频率为100Hz，时间为30min。对清洗后的含铀器件的铀含量进行检测，结果表污为0.25Bq/cm2。
实施例13
将铀含量为0.76Bq/cm2的含铀器件置于实施例3所得铀放射性去污剂中，进行超声清洗，超声清洗的功率为600W，频率为100Hz，时间为40min。对清洗后的含铀器件的铀含量进行检测，结果表污为0.22Bq/cm2。
对比例7
与实施例11相比，未进行超声，采用普通清洗的方式。对清洗后的含铀器件的铀含量进行检测，结果表污为0.56Bq/cm2。
对比例8
与实施例12相比，未进行超声，采用普通清洗的方式。对清洗后的含铀器件的铀含量进行检测，结果表污为0.43Bq/cm2。
对比例9
与实施例13相比，未进行超声，采用普通清洗的方式。对清洗后的含铀器件的铀含量进行检测，结果表污为0.61Bq/cm2。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。