Гель для очищення поверхонь (варіанти), його застосування та спосіб дезактивації поверхні

Номер патенту: 98930

Опубліковано: 10.07.2012

Автори: Фор Сільвен, Лалло Іван, Фуент Поль

Є ще 4 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Гель для очищення поверхонь, який складається з колоїдного розчину та має наступний склад:

- 5-25 мас. % неорганічного модифікатора в'язкості від загальної маси гелю,

- менше ніж 0,1 мас. % ПАР, переважно від 0,01 до менше ніж 0,1 мас. %, від загальної маси гелю,

- 0,5-7 молів на літр гелю неорганічної кислоти або суміші неорганічних кислот, або неорганічного лугу, або суміші неорганічних лугів, та

- решта вода.

2. Гель для очищення поверхонь, який складається з колоїдного розчину та має наступний склад:

- 5-25 мас. % неорганічного модифікатора в'язкості від загальної маси гелю,

- менше ніж 0,1 мас. % ПАР, переважно від 0,01 до менше ніж 0,1 мас. %, від загальної маси гелю,

- 0,5-7 молів на літр гелю неорганічної кислоти або суміші неорганічних кислот, або неорганічного лугу, або суміші неорганічних лугів, та

- 0,05-1 моль на літр гелю окисника із стандартним окисно-відновним потенціалом E0 більше 1,4 В у сильнокислому середовищі або відновленій формі цього окисника, та

- решта вода.

3. Гель за п. 1 або 2, в якому неорганічним модифікатором в'язкості є діоксид кремнію в кількості 5-25 мас. % від маси гелю.

4. Гель за будь-яким з пп. 1-3, в якому неорганічним модифікатором в'язкості є пірогенний діоксид кремнію, осаджений діоксид кремнію або їх суміш.

5. Гель за будь-яким з пп. 1-4, в якому неорганічним модифікатором в'язкості є суміш пірогенного діоксиду кремнію та осадженого діоксиду кремнію в кількості 5-25 мас. % від маси гелю.

6. Гель за будь-яким з пп. 1-5, в якому неорганічним модифікатором в'язкості є суміш пірогенного діоксиду кремнію та осадженого діоксиду кремнію, де осаджений діоксид кремнію знаходиться в кількості 0,5 мас. % від маси гелю і пірогенний діоксид кремнію знаходиться в кількості 8 мас. % від маси гелю.

7. Гель за п. 1 або 2, в якому неорганічним модифікатором в'язкості є оксид алюмінію в кількості 10-25 мас. % від маси гелю.

8. Гель за будь-яким з попередніх пунктів, який містить неорганічну кислоту або суміш неорганічних кислот у кількості 1-4 молі на літр гелю.

9. Гель за будь-яким з попередніх пунктів, в якому неорганічною кислотою є соляна, азотна, сірчана, фосфорна кислота або їх суміші.

10. Гель за будь-яким з пп. 1-7, який містить неорганічний луг або суміш неорганічних лугів з концентрацією 0,5-2 молі на літр гелю.

11. Гель за п. 10, в якому неорганічним лугом є гідроксид натрію, калію або їх суміші.

12. Гель за будь-яким з пп. 2-11, який містить 0,5-1 моль/л окисника із стандартним окисно-відновним потенціалом Е0 більше 1,4 В у сильнокислому середовищі, вибраного з Ce(IV), Со(ІІІ) або Ag(II).

13. Гель за п. 2, який містить, окрім ПАР, 5-15 мас. % неорганічного модифікатора в'язкості - діоксиду кремнію, 0,5-2 молі/л сильної кислоти та 0,1-0,5 моля окисника - Ce(NО3)4 або (NH4)2Ce(NO3)6, на літр гелю та решту - воду.

14. Гель за будь-яким з попередніх пунктів, в якому ПАР або суміш ПАР мають одну або більше з наступних властивостей: змочувальну, емульгуючу, мийну.

15. Гель за будь-яким з попередніх пунктів, в якому ПАР вибрана з групи, яка містить алкоксилати спиртів, алкіларилсульфонати, етоксилати алкілфенолу, блокові полімери на основі оксиду етилену або оксиду пропілену, легкі етоксиловані спирти, ефіри фосфатів, важкі етоксиловані кислоти, ефіри гліцерину, важкі етоксиловані спирти, імідазоліни, четвертинні амонієві сполуки, алканоламіди та оксиди амінів або їх суміші.

16. Застосування гелю за будь-яким з пп. 1-14 як засобу для видалення радіоактивних забруднень з поверхні.

17. Спосіб дезактивації поверхні, який відрізняється тим, що він включає щонайменше один цикл, який включає наступні послідовні стадії:

(a) нанесення гелю за пп. 1-15 на поверхню, що дезактивується,

(b) збереження гелю на вказаній поверхні при температурі 20-30 °С та відносній вологості 20-70 % протягом 2-72 годин для утворення сухих твердих залишків на поверхні, і

(c) видалення сухих твердих залишків з дезактивованої поверхні.

18. Спосіб за п. 17, який відрізняється тим, що гель наносять на поверхню, що дезактивують, в кількості 100-2000 г на м2 поверхні.

19. Спосіб за п. 17 або 18, який відрізняється тим, що гель наносять на поверхню, що дезактивують, розпиленням або із застосуванням щітки.

20. Спосіб за будь-яким з пп. 17-19, який відрізняється тим, що сухі тверді залишки гелю видаляють з дезактивованої поверхні очищенням за допомогою щітки і/або вакуумування.

21. Спосіб за будь-яким з пп. 17-20, який відрізняється тим, що додатково включає попередню стадію очищення поверхні, що дезактивують.

22. Спосіб за будь-яким з пп. 17-21, який відрізняється тим, що він являє собою дезактивацію ядерного обладнання, наприклад вентиляційних шахт ядерного обладнання.

23. Спосіб за будь-яким з пп. 17-22, який відрізняється тим, що дезактивація є дезактивацією радіоактивності.

Текст

Реферат: Даний винахід належить до гелю для очищення поверхонь, зокрема, для видалення радіоактивних забруднень з поверхні, а також гелю, що видаляється вакуумом, після дезактивації поверхні. Дезактивація може бути, наприклад, дезактивацією радіоактивності. Гель за даним винаходом складається з колоїдного розчину. Він містить 5-25 мас. % неорганічного модифікатора в'язкості відносно загальної маси гелю; 0,01-0,2 мас. % ПАР від загальної маси гелю і, зокрема, переважно ПАР в кількості строго нижче 0,1 мас. % від загальної маси гелю; 0,5-7 молів на літр гелю неорганічної кислоти або основи; і необов'язково 0,05-1 моль на літр гелю окисника із стандартним окисно-відновним потенціалом Е0 більше 1,4 В у сильнокислому середовищі або відновленій формі цього окисника; решта - вода. Він може бути нанесений на оброблювану поверхню розпилюванням і видалений у формі сухих залишків відсмоктуванням або очищенням за допомогою щітки після висихання. UA 98930 C2 (12) UA 98930 C2 UA 98930 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Даний винахід стосується гелю, що видаляється вакуумом, який може бути використаний для очищення поверхонь і також застосування цього гелю. Видалення забруднень може бути, наприклад, дезактивацією радіоактивних забруднень. Гель може бути використаний на всіх видах оброблюваних поверхонь, таких як металеві, пластикові, гладкі і/або пористі поверхні (наприклад, бетонна поверхня). Гелі відомого рівня техніки не висихають, або висихають лише після декількох десятків годин, і всі повинні бути видалені після декількох годин змиванням водою. В цьому випадку змивання також може перервати вплив гелю на стінку і контроль тривалості дії гелю. Недолік змивання полягає в одержанні рідких відходів порядку 10 л води на кг гелю, що використовується. Ці рідкі відходи очищення при дезактивації радіоактивних забруднень, повинні бути перероблені на існуючому обладнанні для переробки ядерних матеріалів. Тому потрібні ретельні дослідження з поводження з цими рідкими відходами та їх впливу на технологічні схеми обладнання. Крім того, вказані гелі, що потребують змивання, не можуть бути використані для обробки поверхонь обладнання, які не повинні обводнюватися. Заявка WO 03/008529, подана спільно CEA (Комісаріат з атомної енергії Франції) і COGEMA, та опублікована 20 січня 2003, описує спосіб та гель для обробки, зокрема, для дезактивації. Склад цього гелю був визначений так, що він може бути легко застосований до поверхні, що дезактивується, потім після повного висихання протягом декількох годин, видалений з утримуваною радіоактивністю простим очищенням щіткою або вакуумуванням. Цей гель складається з колоїдного розчину, який містить 5-15 мас.% діоксиду кремнію по відношенню до загальної маси гелю, 0,5-4 моль/л неорганічної кислоти або суміші неорганічних кислот, і необов'язково, 0,05-1 моль/л окисника, із стандартним окисно-відновним потенціал E0 більше 1,4 В у сильнокислому середовищі або відновленій формі цього окисника. Спосіб обробки поверхні, описаний у вказаній заявці, включає нанесення гелю на оброблювану поверхню, збереження гелю на цій поверхні до його висихання, і видалення сухих залишків гелю вакуумуванням або очищенням щіткою. Мета даного винаходу полягає у подальшому поліпшенні гелю та способу, описаних в останньому документі. Зокрема, автори винаходу встановили, що гель, описаний у вказаному документі має деяку кількість недоліків: його в'язкість і швидкість висихання не завжди добре контролюються, він не завжди легко розпиляється, погано контролюється розтріскування гелю на поверхні (сухі залишки гелю дуже великі), і деякі сухі залишки гелю міцно утримуються на підкладці і складно видаляються вакуумуванням або щіткою. Даний винахід досягає вищезгаданої мети за допомогою гелю, що складається з колоїдного розчину, який характеризується тим, що містить: - 5-25 мас.% неорганічного модифікатора в'язкості по відношенню до загальної ваги гелю; - 0,01-0,2 мас.% ПАВ по відношенню до загальної ваги гелю, і, особливо переважно, ПАВ в кількості строго нижче 0,1 мас.% по відношенню до загальної ваги гелю; - 0,5-7 молей на літр гелю, неорганічної кислоти або лугу; і - необов'язково 0,05-1 моль на літр гелю окисника, із стандартним окисно-відновним потенціалом E0 більше 1,4 В у сильнокислому середовищі або відновленій формі цього окисника; - решта вода. Гель даного винаходу є водним; він може бути кислим або лужним, окисним або відновним. Він може бути використаний для дезактивації радіоактивних забруднень поверхонь і призводить, після повного висихання протягом декількох годин, звичайно за 2-72 години, при температурі 15-30°С та відносній вологості 20-70%, до твердого сухого залишку, який має чудову здатність відділятися від підкладки. Тому вказаний гель позначається як «гель, що видаляється вакуумом». Час висихання може бути далі знижений, наприклад, за допомогою вентиляції, наприклад, 3 повітрям. Вентиляцією 230 м /година, час висихання може бути знижений, наприклад, до 48 3 годин або менше, і вентиляцією 900 м /година, час висихання може бути знижений, наприклад, до 24 годин або менше. Термін «модифікатор в'язкості», як мається на увазі, означає модифікатор в'язкості або суміш модифікаторів в'язкості. Модифікатор в'язкості є переважно неорганічним. Він може бути, наприклад, оксидом алюмінію або діоксидом кремнію. Коли модифікатор в'язкості на основі діоксиду кремнію, або на суміші модифікацій діоксиду кремнію, вказаний діоксид кремнію може бути гідрофільним або гідрофобним. Крім того, він може бути кислим або лужним. Він може бути, наприклад, TIXOSIL 73 (торгівельна марка) діоксидом кремнію, що поставляється Rhodia. Переважно, відповідно до винаходу, концентрація 1 UA 98930 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 діоксиду кремнію становить 5-25 мас.% гелю для забезпечення, ще ефективніше, висихання гелю при температурі 20-30°C та відносній вологості 20-70% в середньому за 2-72 години. Серед кислих діоксидів кремнію, які можуть бути використані, як приклад може бути згаданий «Cab-O-Sil» М5, Н5 або ЕН5 (торгівельні марки) пірогенні діоксиди кремнію, що поставляються Cabot, та fumed silicas, що поставляються Degussa під назвою AEROSIL (торгівельна марка). Переважними серед пірогенних діоксидів кремнію, є діоксиди кремнію, що поставляються AEROSIL (торгівельна марка), в яких максимальні властивості модифікації в'язкості при мінімальному вмісті мінеральних речовин. Використовуваний діоксид кремнію також може бути таким, який називають осадженим діоксидом кремнію, одержаним водним синтезом, змішуванням розчину силікату натрію з кислотою. Переважні осаджені діоксиди кремнію поставляють під назвою SIPERNAT 22 LS та FK 310 (торгівельні марки). Відповідно до одного особливо корисного здійснення даного винаходу, модифікатор в'язкості може бути сумішшю осадженого і пірогенного діоксиду кремнію. Це викликано тим, що така суміш покращує висихання гелю і розміри частинок одержуваного сухого залишку. Переважно, суміш пірогенного та осадженого діоксиду кремнію становить 5-25 мас.% гелю. Це дозволяє забезпечити висихання гелю при температурі 20-30°C та відносній вологості 20-70% в середньому за 2-72 години. Наприклад, додавання 0,5 мас.% осадженого діоксиду кремнію, наприклад, FK 310 (торгівельна марка) до гелю, що містить 8 мас.% пірогенного діоксиду кремнію, наприклад AEROSIL 380 (торгівельна марка), збільшує розмір частинок сухого залишку (Приклад 2 далі) і призводить після висихання до міліметрових розмірів сухих залишків, які полегшують видалення, очищенням щіткою або вакуумуванням. Коли модифікатор в'язкості виконаний на основі оксиду алюмінію (Аl2О3), він може бути одержаний, наприклад, високотемпературним гідролізом. Як приклад, може бути згаданий продукт ALUMINE C (торгівельна марка), що поставляється Degussa. Переважно, оксид алюмінію становить 10-25 мас.% гелю. Зокрема, вказані концентрації забезпечують ще більш ефективне висихання гелю при температурі 20-30°C та відносній вологості 20-70% в середньому за 2-72 години. Відповідно до винаходу, термін «ПАВ» означає окремий ПАВ або суміш двох або більше ПАВ. Таким чином, відповідно до винаходу, до гелів, описаних в документі WO 03/008529, додають оригінальним чином, дуже невелику кількість ПАВ, або специфічної поверхневоактивної речовини, менше 2 г на кг гелю, звичайно в межах 0,01-0,2 мас.% по відношенню до загальної ваги гелю. Переважна кількість ПАВ в гелі відповідно до винаходу строго нижче 0,1 мас.% по відношенню до загальної ваги гелю і, точніше, ця кількість становить 0,01-0,1 мас.% по відношенню до загальної ваги гелю, значення 0,1 мас.% не входить в інтервал. Переважно, значення 0,2 мас.% та 0,1 мас.% виключені з діапазонів, зв'язаних з ПАВ в рамках контексту даного винаходу. Відповідно до винаходу, ПАВ може бути ПАВ або сумішшю ПАВ, що мають один або більше з наступних властивостей: змочування, емульгування, мийну дію. Таким чином, відповідно до винаходу, використовуваний ПАВ може бути переважно вибраний з груп змочувальних, емульгуючих і мийних ПАВ. Він може бути сумішшю різних ПАВ, що належать до однієї або більше вказаних груп. Переважно, один або більше ПАВ вибирають так, щоб вони були стійкими в композиції гелю даного винаходу, особливо при рН гелю, який може бути дуже кислим або дуже лужним. Враховуючи, що даний винахід стосується гелів, звичайно, переважно використовувати один або більше ПАВ, які не дають піни, або спінюються дуже незначним чином. Серед змочувальних ПАВ, які можуть бути використані в даному винаході, можуть бути згадані, наприклад, алкоксилати спирту, алкіларил сульфонати, етоксилати алкілфенолу, блокові полімери на основі етилен оксиду або пропілен оксиду (наприклад, IFRALAN Р8020 (торгівельна марка)), легкі етоксиловані спирти (наприклад, MIRAVON В12DF (Rhodia) (торгівельна марка)), ефіри фосфатів або суміші останніх. Серед емульгуючих ПАВ, які можуть бути використані в даному винаході, можуть бути згадані, наприклад, важкі етоксиловані кислоти, ефіри гліцерину, важкі етоксиловані спирти (наприклад, SIMULSOL 98 (SEPPIC) (торгівельна марка)), імідазоліни, четвертинні амонієві сполуки (наприклад, DEHYQUART SP (Sidobre Sinnova) (торгівельна марка)), або суміш останніх. Серед мийних ПАВ, які можуть бути використані в даному винаході, можуть бути згадані, наприклад, алканоламіди або оксиди аміну (наприклад, OXIDET 35 DMC-LD (Kao Corporation)(торгівельна марка)), або суміш останніх. 2 UA 98930 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Переважними ПАВ є ті, торгівельні марки яких вказані в даний заявці (Опис винаходу та приклади). Також може бути використана суміш двох або більше з різних вищезгаданих ПАВ. Додатково до переваг, вказаних у заявці WO 03/008529, які пов'язані з використанням гелю для обробки поверхні, додавання ПАВ відповідно до даного винаходу несподівано дозволяє збільшити відновлення в'язкості гелю, корисний ефект, що перешкоджає стіканню гелю по стіні (поліпшення реологічних властивостей гелю: див. приклад 1 нижче). Вказане додавання несподівано також дозволяє краще контролювати швидкість висихання гелю, прискорюючи або уповільнюючи кінетику висихання (див. приклад 2 нижче). Воно несподівано також дозволяє контролювати розтріскування поверхні гелю під час висихання: розтріскування більш гомогенне і призводить до підвищеної однорідності розміру твердих залишків (див. приклад 3 нижче). Це дозволяє уникнути одержання, після висихання, залишків дуже великого розміру, а не такого, який переважно відділявся би та діспергував би радіоактивність. Нарешті, додавання ПАВ несподівано дозволяє збільшити здатність твердих залишків гелю, одержаних після висихання, відділятися від підкладки (див. приклад 4 нижче). У першому здійсненні даного винаходу, гель може містити неорганічну кислоту або суміш неорганічних кислот. В цьому випадку, ця кислота або ця суміш переважно присутні при концентрації 1-4 молі на літр гелю. Зокрема, ці концентрації переважно дозволяють забезпечити висихання гелю при температурі 20-30°C та відносній вологості 20-70% в середньому за 2-72 години. Відповідно до винаходу, неорганічна кислота може бути вибрана, наприклад, з соляної, азотної, сірчаної, фосфорної кислот або їх суміші. Відповідно до цього першого здійснення, модифікатор в'язкості переважно є діоксидом кремнію або сумішшю діоксидів кремнію, як визначено вище. У другому здійсненні даного винаходу, гель може містити неорганічну основу або суміш неорганічних основ. В цьому випадку, основа переважно присутня при концентрації нижче 2 моль/л гелю, переважно 0,5-2 моль/л, переважніше 1-2 моль/л для переважного забезпечення висихання гелю при температурі 20-30°C та відносній вологості 20-70% в середньому за 2-3 години. Відповідно до винаходу основа може бути вибрана, наприклад, з гідроксиду натрію, калію або їх суміші. Відповідно до цього другого здійснення модифікатором в'язкості переважно є оксид алюмінію. Нарешті, гель винаходу може містити окисник, із стандартним окисно-відновним потенціалом більше 1400 мВ у сильнокислому середовищі, тобто з окиснюючою здатністю більш ніж у перманганату. У вигляді прикладу, такими окисниками можуть бути Ce(IV), Co(III) та Ag(II). Відповідно до винаходу, концентрація в гелі окисника переважно становить 0,5-1 моль/л гелю. Окисники, серед яких переважним є церій IV, переважно скомбіновані з неорганічною кислотою, наприклад азотною кислотою, при помірній концентрації, тобто нижче 3 моль/л, що дає можливість швидко висохнути гелю, як визначено вище. Церій звичайно вводиться у формі електрогенерованого нітрату церію (IV) Ce(NO3)4 або гексанітратоцерату амонію (NH4)2Ce(NO3)6. Таким чином, типовий приклад окислювального гелю для дезактивації відповідно до винаходу складається з колоїдного розчину, який включає, крім того, ПАВ з концентрацією винаходу, 0,1-0,5 моль/л Ce(NO3)4 або (NH4)2Ce(NO3)6, 0,5-2 моль/л сильної кислоти, наприклад азотної кислоти, і 5-15 мас.% діоксиду кремнію. Гелі винаходу легко можуть бути одержані при звичайній температурі, наприклад, додаванням до водного дезактиваційного розчину відомого рівня техніки мінеральних 2 модифікаторів в'язкості, переважно з високою питомою поверхнею, наприклад, більше 100 м /г, потім ПАВ або ПАВ для одержання гелю відповідно до даного винаходу. Звичайно, переважно щоб в'язкість гелю становила, щонайменше, 1 Пас і час відновлення менше однієї секунди для забезпечення можливості нанесення на поверхню, що дезактивується, без розтікання на відстані (наприклад, з відстані 1-5 м) або поблизу (відстань менше 1 м, переважно 50-80 см). Даний винахід також стосується способу дезактивації поверхні, що характеризується тим, що він включає, щонайменше, один цикл, який включає наступні послідовні стадії: (a) нанесення гелю винаходу на поверхню, що дезактивується; (b) витримування гелю на вказаній поверхні при температурі 20-30°C та відносній вологості 20-70% протягом 2-72 годин, так, щоб утворювався сухий твердий залишок; і 3 UA 98930 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 (c) видалення сухого твердого залишку з поверхні, дезактивованої таким чином. Іншими словами, один цикл включає стадії (а), (b) та (с), і декілька циклів може бути послідовно повторене до досягнення бажаної дезактивації. Коли забруднювачі є радіоактивними, спосіб даного винаходу є способом дезактивації. Відповідно до винаходу гель може бути нанесений на поверхню, що дезактивується, 2 2 наприклад в кількості 100-2000 г гелю на м поверхні, переважно 100-1000 г/м . Вказані пропорції дають хорошу дезактивацію без непотрібних відходів. Відповідно до винаходу, гель може бути нанесений на поверхню, що дезактивується, засобами, відомими фахівцеві в даній галузі техніки. Однак найбільш підходящим сучасним засобом представляється нанесення розпиленням, наприклад, з використанням пістолетарозпилювача або нанесення щіткою. Для нанесення на поверхню розпиленням, гель даного винаходу (колоїдний розчин) може бути переданий, наприклад, насосом низького тиску, наприклад, з використанням тиску нижче 5 7x10 Па. Розпилення струменя гелю на поверхню може бути одержане, наприклад, за допомогою плоского або круглого штуцера. Відстань між насосом і штуцером може бути будьякою наприклад, 1-50 м, наприклад, 25 м. Досить короткий час відновлення в'язкості, завдяки складу гелю даного винаходу, дозволяє гелю утримуватися на стіні, навіть при розпиленні. Відповідно до винаходу, час висушування гелю становить 2-72 години завдяки складу гелю даного винаходу і вищезгаданим умовам висушування. Відповідно до винаходу, коли гель висохнув, сухі тверді залишки гелю можуть бути легко видалені з дезактивованої поверхні, наприклад, очищенням щіткою і/або вакуумуванням. Спосіб винаходу може включати попередню стадію очищення поверхні, що дезактивується. Таким чином, спосіб винаходу може включати додаткову стадію очищення вказаної поверхні, що дезактивується, з подальшою дезактивацією очищеного обладнання способом винаходу. Очищення може полягати, наприклад, в попередньому очищенні поверхні, що дезактивується, наприклад, здуванням або вакуумуванням пилу для видалення неміцно зв'язаних твердих забруднень. Потім, спосіб дезактивації винаходу застосовують так, щоб видалити забруднення, пов'язане з поверхнею. Гель даного винаходу повністю висихає після впливу на поверхню і легко відділяється від стіни вакуумуванням або очищенням щіткою. Спосіб даного винаходу відноситься і дає найбільший позитивний ефект при дезактивації ядерного обладнання, наприклад, вентиляційних шахт ядерного обладнання. Спосіб даного винаходу застосовується головним чином для дезактивації металевих поверхонь, переважно, коли вони є великими, і при періодичному обслуговуванні існуючого обладнання і в ході збирання і/або демонтажу ядерного обладнання. Поверхні, що розглядаються, не обов'язково горизонтальні, але можуть бути похилими або навіть вертикальними. Це застосовується до будь-якого типу поверхні, особливо до металевих поверхонь, забруднених мастилом, щільно зв'язаним або об'ємним шаром оксиду або іншими радіоактивними або нерадіоактивними забруднювачами. Гелі відповідно до винаходу можуть використовуватися, наприклад, для дезактивації танків, вентиляційних шахт, басейнів витримування, рукавичних боксів тощо. Очевидно, що обробка поверхні може бути повторена декілька разів (декілька циклів), послідовно, тим самим гелем або різними гелями, переважно відповідно до даного винаходу. Через низькі концентрації ПАВ, покращене висихання гелю і приводить до гомогенного розтріскування. Розмір сухих залишків є монодисперсним і підвищується здатність залишків відділятися від підкладки в порівнянні з гелями відомого рівня техніки. Крім того, як показують приклади далі, автори винаходу встановили, що присутність ПАВ відповідно до даного винаходу іноді дає гель, більш ефективний для обробки поверхні. Таким чином, немає необхідності в змиванні водою і спосіб не виробляє жодних вторинних відходів. Сухий залишок, що одержується після висихання, може бути легко видалений, переважно очищенням щіткою або вакуумуванням, але також і струменем газу, наприклад, струменем стислого повітря. З даним винаходом, переваги гелів, що видаляються вакуумом, відомого рівня техніки збережені і покращені: усунена звичайна операція змивання гелю водою, і рідкі відходи, які потім мають бути перероблені, більше не виробляються. Це призводить до спрощення в плані всього процесу переробки забруднень. Окрім багатьох вищезгаданих переваг, автори винаходу показали, що гелі даного винаходу можуть бути легше нанесені на поверхні, що дезактивуються, розпиленням або з 4 UA 98930 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 використанням щітки, потім після повного висихання через декілька годин, легше видалені з утримуваною радіоактивністю, простим очищенням щіткою або вакуумуванням. Інші характеристики і переваги винаходу будуть зрозумілішими після прочитання наступних прикладів, наведених звичайно для ілюстрації і не для обмеження. Короткий опис креслень Фіг. 1: Значення мінімальної та максимальної в'язкості (V) гелів даного винаходу, представлені авторами винаходу функцією швидкості зсуву. Фіг. 2: Реограма гелів, які не містять ПАВ, (відомий рівень техніки) і гелів, які містять ПАВ відповідно до даного винаходу: зміна в'язкості (V) в часі (с). Фіг. 3: Вплив старіння на в'язкість гелю даного винаходу: зміна в'язкості (V) в часі (с)· Фіг. 4: Швидкості корозії, одержані на алюмінієвих зразках, оброблених кислими або лужними гелями, які містять або не містять ПАВ відповідно до даного винаходу. Фіг. 5: Фотографія, що дозволяє візуально порівняти гель відповідно до даного винаходу (зліва) і гель відомого рівня техніки, тобто без ПАВ (справа). У цих фіг. «V» представляє в'язкість в Пас; «t» представляє час в секундах (с); і «Cor» представляє корозію, що спостерігається, в мкм. Приклади Приклад 1: Гель порівняння одержують таким, що містить AEROSIL (8 мас.%), 0,1M HNO3 та 1,5M H3PO4. В даному прикладі умови, що використовуються для висихання гелю, наступні: 22°C та 40 % відносна вологість. Для створення можливості розпилення гелю при низькому тиску, межу в'язкості -1 встановлюють рівною 100 мПас з високим зсувом (700 с ). Для одержання гелю, який не стікає -1 по стіні, необхідна в'язкість більше 1 Пас з низьким зсувом (10 с ). Це може бути виражене графічно за допомогою реограми, представленої на фіг. 1. В'язкість гелів повинна переважно знаходитися в порожніх зонах графіка, що гарантує легке застосування гелю. Додавання ПАВ в невеликій кількості відповідно до даного винаходу дозволяє оптимізувати реологічні властивості гелів, що видаляються вакуумом, відомого рівня техніки. Фіг. 2 представляє реограми, одержані для різних кислих гелів, що містять різні ПАВ (CRAFOL АР56, SYNTHIONIC P8020 і DEHYQUART SP (торгівельні марки)), 1 г/кг активного матеріалу і лише 8% діоксиду кремнію. Різні вивчені склади гелю позначені на цій фіг. Для порівняння реограма кислого гелю відомого рівня техніки, тобто без ПАВ, також представлена на цій фіг. З цієї фіг. можна бачити, що включення ПАВ в рецептуру гелю несподівано дозволяє, при зменшенні вмісту діоксиду кремнію, досягати визначених критеріїв в'язкості. Зокрема, в'язкість гелів з ПАВ нижче 100 мПас при високому зсуві і більше 1 Пас при низькому зсуві. Присутність ПАВ в силікагелях відповідно до даного винаходу значно покращує їх реологічну поведінку, незалежно від електричного заряду ПАВ (1,0 або - 1). Електричний заряд, тому не є достатнім критерієм для вибору ПАВ. Хоча в даному прикладі ПАВ вибрані так, щоб бути стійкими в кислому середовищі, навіть при цьому вони ще мають схильність до розкладання у сильнокислих умовах, що використовуються. Тому переважно перевірити поведінку ПАВ в гелі для визначення терміну придатності гелю і знати, чи можуть вони бути приготовані заздалегідь або під час їх використання. Реограми гелів зареєстровані при заданому часі старіння (0-14 днів). Фіг. 3 представляє реологічну поведінку гелю, що містить ПАВ (CRAFOL АР56 (торгівельна марка)) за час D=0, D=2, D=7 та D= 14 днів. На цій фіг., вплив старіння на в'язкість гелю даного винаходу представлена: зміна в'язкості (V) в часі (с). У випадку CRAFOL АР56 (торгівельна марка) спостерігається, що в'язкість при високому і низькому зсуві знижується з віком гелю. Але це не заважає використанню цього типу гелю, щонайменше, протягом п'ятнадцяти днів. Нарешті, вивчення старіння гелів продовжене з ПАВ, що відрізняються від описаних раніше. Таблиця І далі дає огляд випробувань, виконаних з ПАВ, вибраними під час лабораторних випробувань рецептури. З вказаної таблиці видно, що CRAFOL (торгівельна марка) не є спеціальним випадком. Серед перевірених ПАВ, декілька відповідають критеріям, необхідним для хорошого розпилювання, зокрема DEHYQUART SP та SYNTHIONIC P8020 (торгівельні марки). 60 5 UA 98930 C2 Таблиця I В'язкість в мПас у T = 22°С ПАВ Antarox FM33 Antarox BL8 Orafol АР56 Dehyquart SP Dehyton АВ30 Lutensit A-EP Miravon В12DF Rewopal X1207L Simulsol NW342 Synthionic P8020 5 10 15 20 25 30 Кількість D0 D1 D2 D7 D14 активного 700 с -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 матеріалу 700 с-1 10 с-1 10 с 700 с 10 с 700 с 10 с 700 с 10 с 1 [г/кг] 0,71 43 885 33 717 40 676 39 564 0,74 39 669 34 485 35 447 34 355 1,05 69 2759 60 2183 54 1995 53 1685 49 1442 0,55 50 1574 45 1277 40 1197 0,48 26 225 27 165 28 162 30 132 0,64 35 783 31 454 30 378 зо 281 0,60 35 697 30 428 31 372 32 292 0,89 43 949 43 819 40 719 42 648 0,82 47 944 40 751 42 715 41 619 0,54 66 2052 53 1369 48 1292 Приклад 2: Вплив ПАВ на час висихання гелю В цьому прикладі перевіряють присутність SYNTHIONIC або ANTAROX (торгівельні марки) в кількості 0,1% в гелі 1,5-3,5 M фосфорної та азотної кислот, який містить 10 мас.% AEROSIL 380 (торгівельна марка). У гелі, молекули ПАВ розташовуються на межі розділу фаз гель/повітря і діоксид кремнію/розчин, щоб мінімізувати контакти з молекулами води. Тому поверхня гелю покрита молекулами ПАВ, які можуть уповільнити або прискорити його випаровування. Що стосується ефективності гелів, фіг. 4 представляє кінетику корозії, що спостерігається, на алюмінієвих зразках, оброблених кислим гелем, кислим гелем, що містить 2 г/кг ANTAROX (торгівельна марка) і кислим гелем, що містить 2 г/кг SYNTHIONIC (торгівельна марка). Робочі режими наступні: 22°С та 40% відносна вологість. Експериментальні результати показують, що присутність SYNTHIONIC або ANTAROX (торгівельні марки) збільшує час висихання на близько 30 хвилин до однієї години для кислих гелів. Кінетика корозії фіг. 4 показує, що гелі відповідно до даного винаходу, тобто ті, що містять ПАВ, є настільки ж ефективними, що і кислотний гель порівняння, іноді більш ефективними. Приклад 3: Вплив ПАВ на розтріскування Фіг. 5 представляє фотографію, що дозволяє візуально порівняти гель відповідно до даного винаходу (зліва) і гель відомого рівня техніки, тобто без ПАВ (справа) висохлий при тих самих температурі, вологості і часі. Плівка окислювального гелю, що містить 0,5 M церію і 3 М азотної кислоти (праве посилання на фотографії), одержують на зразку з нержавіючої сталі. 1 г/кг змочувального ПАВ SYNTHIONIC P8020 додають до композиції гелю (лівий зразок). Розтріскування, одержане на поверхні гелю, який містить ПАВ, зліва, більш гомогенне. Розмір твердих залишків є монодисперсним (1-2 мм) (даний винахід). Це запобігає утворенню, що спостерігається справа (відомий рівень техніки), полідисперсних розмірів великих твердих залишків (5-7 мм), які видаляються з великим зусиллям, оскільки вони міцніше зв'язані. Приклад 4: Вплив ПАВ на адгезію сухого гелю до поверхні 2 800 г/м трьох гелів, які містять 20% TIXOSIL (торгівельна марка) і 1,5 M фосфорної кислоти, перший без ПАВ, другий з 0,1% DEHYQUART 20 SP (торгівельна марка) і третій з 0,1% 6 UA 98930 C2 5 10 15 20 25 30 SYNTHIONIC 8020 (торгівельна марка) наносять у формі плівки на низьковуглецеву сталь, при 22°C та 40% вологості. Після висушування протягом 3 годин при 22°С, відносній вологості 40% і швидкості потоку повітря 0,1 м/с, зразки перевертають для видалення сухих залишків під дією гравітації. Лише 5% сухих залишків відділяються без ПАВ, 15% з DEHYQUART (торгівельна марка) та 20% з SYNTHIONIC (торгівельна марка). Тому ПАД гелю даного винаходу безперечно сприяє відділенню твердих залишків, що дуже важливо для очищення обробленої поверхні і для полегшення видалення сухих залишків гелю, особливо при дезактивації. Приклад 5: Вплив ПАВ на властивості знежирення гелем Одержують знежирювальний лужний гель, який містить 15 г оксиду алюмінію, змішаного з 100 мл 1 моль/л гідроксиду натрію. Випробування знежирення виконують з гелем на аркуші, покритому ланоліном. Після 24 годин сухий гель без ПАВ відсмоктують, але аркуш не знежирений. Додають відповідно до даного винаходу 2 г/л неіоногенного ПАВ типу REWOPAL X 1207 L (торгівельна марка). Ефективність знежирення становить 8% після однієї години, 43% після 3 годин і 74% мастила видаляється після 24 годин. Приклад 6: Вплив ПАВ на видалення гелем радіоактивних забруднень Одержують два окислювальних гелі, які містять церій, і перевіряють при дезактивації забрудненої комірки з нержавіючої сталі. Перший гель містить діоксид кремнію типу AEROSIL (торгівельна марка), 3 M азотної кислоти та 0,33 M подвійний нітрат церію та амонію. Другий ідентичний до першого, але додатково містить 1 г/л SYNTHIONIC (торгівельна марка) ПАВ. 2 Два гелі застосовують з використанням щітки до двох, 400 см , забруднених радіоактивністю поверхонь, однієї в основі (2,2 мГр/година) та іншої в стінці (1 мГр/година). Після єдиного проходу гелю і висушування протягом 24 годин, гель, що містить ПАВ, легше видаляється простим очищенням щіткою, ніж гель без ПАВ. Для гелю, що містить ПАВ, забруднення на основі становить лише 0,4 мГр/година та 0,2 на стінці. Забруднення знижене в 5,5 разів, тоді як для гелю без ПАВ, коефіцієнт очищення становить лише 5. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 50 55 60 1. Гель для очищення поверхонь, який складається з колоїдного розчину та має наступний склад: - 5-25 мас. % неорганічного модифікатора в'язкості від загальної маси гелю, - менше ніж 0,1 мас. % ПАР, переважно від 0,01 до менше ніж 0,1 мас. %, від загальної маси гелю, - 0,5-7 молів на літр гелю неорганічної кислоти або суміші неорганічних кислот, або неорганічного лугу, або суміші неорганічних лугів, та - решта вода. 2. Гель для очищення поверхонь, який складається з колоїдного розчину та має наступний склад: - 5-25 мас. % неорганічного модифікатора в'язкості від загальної маси гелю, - менше ніж 0,1 мас. % ПАР, переважно від 0,01 до менше ніж 0,1 мас. %, від загальної маси гелю, - 0,5-7 молів на літр гелю неорганічної кислоти або суміші неорганічних кислот, або неорганічного лугу, або суміші неорганічних лугів, та - 0,05-1 моль на літр гелю окисника із стандартним окисно-відновним потенціалом E0 більше 1,4 В у сильнокислому середовищі або відновленій формі цього окисника, та - решта вода. 3. Гель за п. 1 або 2, в якому неорганічним модифікатором в'язкості є діоксид кремнію в кількості 5-25 мас. % від маси гелю. 4. Гель за будь-яким з пп. 1-3, в якому неорганічним модифікатором в'язкості є пірогенний діоксид кремнію, осаджений діоксид кремнію або їх суміш. 5. Гель за будь-яким з пп. 1-4, в якому неорганічним модифікатором в'язкості є суміш пірогенного діоксиду кремнію та осадженого діоксиду кремнію в кількості 5-25 мас. % від маси гелю. 6. Гель за будь-яким з пп. 1-5, в якому неорганічним модифікатором в'язкості є суміш пірогенного діоксиду кремнію та осадженого діоксиду кремнію, де осаджений діоксид кремнію 7 UA 98930 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 знаходиться в кількості 0,5 мас. % від маси гелю і пірогенний діоксид кремнію знаходиться в кількості 8 мас. % від маси гелю. 7. Гель за п. 1 або 2, в якому неорганічним модифікатором в'язкості є оксид алюмінію в кількості 10-25 мас. % від маси гелю. 8. Гель за будь-яким з попередніх пунктів, який містить неорганічну кислоту або суміш неорганічних кислот у кількості 1-4 молі на літр гелю. 9. Гель за будь-яким з попередніх пунктів, в якому неорганічною кислотою є соляна, азотна, сірчана, фосфорна кислота або їх суміші. 10. Гель за будь-яким з пп. 1-7, який містить неорганічний луг або суміш неорганічних лугів з концентрацією 0,5-2 молі на літр гелю. 11. Гель за п. 10, в якому неорганічним лугом є гідроксид натрію, калію або їх суміші. 12. Гель за будь-яким з пп. 2-11, який містить 0,5-1 моль/л окисника із стандартним окисновідновним потенціалом Е0 більше 1,4 В у сильнокислому середовищі, вибраного з Ce(IV), Со(ІІІ) або Ag(II). 13. Гель за п. 2, який містить, окрім ПАР, 5-15 мас. % неорганічного модифікатора в'язкості діоксиду кремнію, 0,5-2 молі/л сильної кислоти та 0,1-0,5 моля окисника - Ce(NО3)4 або (NH4)2Ce(NO3)6, на літр гелю та решту - воду. 14. Гель за будь-яким з попередніх пунктів, в якому ПАР або суміш ПАР мають одну або більше з наступних властивостей: змочувальну, емульгуючу, мийну. 15. Гель за будь-яким з попередніх пунктів, в якому ПАР вибрана з групи, яка містить алкоксилати спиртів, алкіларилсульфонати, етоксилати алкілфенолу, блокові полімери на основі оксиду етилену або оксиду пропілену, легкі етоксиловані спирти, ефіри фосфатів, важкі етоксиловані кислоти, ефіри гліцерину, важкі етоксиловані спирти, імідазоліни, четвертинні амонієві сполуки, алканоламіди та оксиди амінів або їх суміші. 16. Застосування гелю за будь-яким з пп. 1-14 як засобу для видалення радіоактивних забруднень з поверхні. 17. Спосіб дезактивації поверхні, який відрізняється тим, що він включає щонайменше один цикл, який включає наступні послідовні стадії: (a) нанесення гелю за пп. 1-15 на поверхню, що дезактивується, (b) збереження гелю на вказаній поверхні при температурі 20-30 °С та відносній вологості 20-70 % протягом 2-72 годин для утворення сухих твердих залишків на поверхні, і (c) видалення сухих твердих залишків з дезактивованої поверхні. 18. Спосіб за п. 17, який відрізняється тим, що гель наносять на поверхню, що дезактивують, в 2 кількості 100-2000 г на м поверхні. 19. Спосіб за п. 17 або 18, який відрізняється тим, що гель наносять на поверхню, що дезактивують, розпиленням або із застосуванням щітки. 20. Спосіб за будь-яким з пп. 17-19, який відрізняється тим, що сухі тверді залишки гелю видаляють з дезактивованої поверхні очищенням за допомогою щітки і/або вакуумування. 21. Спосіб за будь-яким з пп. 17-20, який відрізняється тим, що додатково включає попередню стадію очищення поверхні, що дезактивують. 22. Спосіб за будь-яким з пп. 17-21, який відрізняється тим, що він являє собою дезактивацію ядерного обладнання, наприклад вентиляційних шахт ядерного обладнання. 23. Спосіб за будь-яким з пп. 17-22, який відрізняється тим, що дезактивація є дезактивацією радіоактивності. 8 UA 98930 C2 9 UA 98930 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Gel for decontaminating surfaces (options), its use and method for surface decontamination

Автори англійською

FAURE SYLVAIN, Fuent Paul, Lallo Ivan

Назва патенту російською

Гель для очиски поверхностей (варианты), его применение и способ дезактивации поверхности

Автори російською

Фор Сильвен, Фуент Поль, Лалло Иван

МПК / Мітки

МПК: B08B 3/08, C11D 10/00, G21F 9/30, G21F 9/28

Мітки: варіанти, очищення, поверхонь, застосування, поверхні, дезактивації, спосіб, гель

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/12-98930-gel-dlya-ochishhennya-poverkhon-varianti-jjogo-zastosuvannya-ta-sposib-dezaktivaci-poverkhni.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Гель для очищення поверхонь (варіанти), його застосування та спосіб дезактивації поверхні</a>

Подібні патенти