一种高粘度有机废液吸附材料及制备方法

本发明涉及核废物处理，更具体的说是涉及一种高粘度有机废液吸附材料及制备方法。

背景技术：

1、核设施的正常运行、维护、退役等过程产生了大量放射性有机废液，如tbp/煤油萃取剂、液体闪烁液、润滑油等，放射性有机废液含铀、钚、铈、锶、铯和钴等放射性核素，具有易燃、易爆、易挥发、易热分解、易生物降解和辐照分解等特性。因此，安全高效处理放射性有机废液是核设施退役的重要保障。

2、与直接燃烧法和超临界水氧化法等高温高压氧化法相比，cn202110493247.1提出的“吸附固化-装桶转运-固化体焚烧-残余物固化处理”放射性有机溶剂系统解决方案更安全、更高效，有望成为放射性有机废液切实可行的处理方法之一。放射性有机溶剂固化剂(即放射性有机废液吸附材料)是该解决方案的关键。cn201910722997.4公开了一种高分子吸附剂及其制备方法，其主要由含卤素的烯烃基单体、含烯烃基的酯类单体和含烯烃基的交联单体等聚合而成，该高分子吸附剂可用于处理水面石油泄露、危险有机液体泄露等低粘度有机液，且该吸附剂中含cl或br等卤素，吸附有机溶剂后不易焚烧。

3、对于低粘度有机废液，吸附初期高分子吸附剂通过亲油基团与有机废液之间的范德华力为主要传质动力，随后再引起高分子链段的舒展和溶胀完成吸附过程。但对于高粘度的液体闪烁液和润滑油，因吸附阻力较大，一般吸附材料无法使用。

4、因此，如何提供一种高粘度有机废液吸附材料及制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明以悬浮聚合方法制备出了内部具有超交联介孔结构的高粘度有机废液吸附材料。该吸附材料可将放射性有机废液进行固化，使其转变为安全、稳定的固化体。吸附固化后的材料可桶装储存或运输，抑或进行后续处置。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种高粘度有机废液吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

4、第一步：将单体a和引发剂、控制剂加入聚乙烯醇水溶液中混合均匀，在70-95℃下进行反应，反应结束后降至常温，得到含有线性苯乙烯硬质链段的预聚物；所述单体a为含侧烷基官能团的苯乙烯单体；

5、第二步：将环烷烃酯单体b、直链烷烃酯单体c、引发剂、交联剂加入步骤(1)得到的预聚物中，升温至70-95℃继续反应，得到含有硬段软段结合的超交联结构共聚物；

6、第三步：第二步反应结束后降温冷却至常温，过滤溶剂，去离子水清洗，烘干得到具有超交联多孔微球结构的高粘度有机废液吸附材料。

7、由于线性预聚合的苯乙烯链段具有较大的空间位阻，其作为长链骨架材料时能形成更大的介孔。通过增加预聚合的链段长度，可以达到增加交联产物介孔尺寸的目的。由于预聚合的硬段结构，超交联产物拥有比常规交联产物更大的孔径尺寸，更适用于有机黏液的吸附。本发明通过利用具有空间位阻效应的单体、预聚合制备框架链段、结合控制剂引入二次交联丰富其孔结构和吸附能力，达到对吸附剂介孔和吸附性能的调节，进而实现对有机黏液的吸附固化。

8、优选的，所述单体a：引发剂：控制剂：聚乙烯醇水溶液：单体b：单体c：引发剂：交联剂＝(0.01-0.5)：(0.001-0.1)：(0.001-0.1)：1：(0.01-0.5)：(0.01-0.5)：(0.001-0.1份)：(0.1-0.5)；所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度为0.1-2％。

9、优选的，所述单体a为4-叔丁基苯乙烯，α-甲基苯乙烯，β-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯中的一种或多种的组合。

10、优选的，所述环烷烃酯单体b为丙烯酸四氢呋喃酯，丙烯酸二环戊基酯中的一种或两种的组合。

11、优选的，所述直链烷烃酯单体c为丙烯酸丁酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十六酯中的一种或多种的组合。

12、优选的，所述引发剂为过氧化苯甲酰；交联剂为二乙烯苯；控制剂为1,1-二苯基乙烯。

13、优选的，第一步的反应时间为0.1-2h；第二步的反应时间为0.5-6h。

14、优选的，第三步烘干的温度为40-80℃；时间为2-20h。

15、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、(1)创新性的采用空间位阻大的单体a预反应制备长骨架链段；

17、(2)采用单体b和c二次聚合共同调节吸附材料的微观结构；

18、(3)采用控制剂1,1-二苯基乙烯控制自由基反应的二次聚合；

19、(4)创新性提提出通过链段设计调节孔径的方法，制备高粘度放射性有机废液吸附材料，且材料高温裂解后减容(重)比高，不产生有害气体。

技术特征：

1.一种高粘度有机废液吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高粘度有机废液吸附材料的制备方法，其特征在于，单体a：引发剂：控制剂：聚乙烯醇水溶液：单体b：单体c：引发剂：交联剂＝(0.01-0.5)：(0.001-0.1)：(0.001-0.1)：1：(0.01-0.5)：(0.01-0.5)：(0.001-0.1份)：(0.1-0.5)；所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度为0.1-2％。

3.根据权利要求1所述的一种高粘度有机废液吸附材料的制备方法，其特征在于，所述单体a为4-叔丁基苯乙烯，α-甲基苯乙烯，β-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的一种高粘度有机废液吸附材料的制备方法，其特征在于，所述环烷烃酯单体b为丙烯酸四氢呋喃酯，丙烯酸二环戊基酯中的一种或两种的组合。

5.根据权利要求1所述的一种高粘度有机废液吸附材料的制备方法，其特征在于，所述直链烷烃酯单体c为丙烯酸丁酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十六酯中的一种或多种的组合。

6.根据权利要求1所述的一种高粘度有机废液吸附材料的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过氧化苯甲酰；交联剂为二乙烯苯；控制剂为1,1-二苯基乙烯。

7.根据权利要求1所述的一种高粘度有机废液吸附材料的制备方法，其特征在于，第一步的反应时间为0.1-2h；第二步的反应时间为0.5-6h。

8.根据权利要求1所述的一种高粘度有机废液吸附材料的制备方法，其特征在于，第三步烘干的温度为40-80℃；时间为2-20h。

9.如权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的高粘度有机废液吸附材料。

技术总结本发明公开了一种高粘度有机废液吸附材料及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：第一步：将单体A和引发剂、控制剂加入聚乙烯醇水溶液中混合均匀，在70‑95℃下进行反应，反应结束后降至常温，加入环烷烃酯单体B、直链烷烃酯单体C、引发剂和交联剂，升温至70‑95℃继续反应，反应结束后降温冷却至常温，过滤溶剂，去离子水清洗，烘干得到具有超交联多孔微球结构的高粘度有机废液吸附材料。本发明通过利用具有空间位阻效应的单体、预聚合制备框架链段、结合控制剂引入二次交联丰富其孔结构和吸附能力，达到对吸附剂介孔和吸附性能的调节，进而实现对有机黏液的吸附固化。技术研发人员：张志宾,陈璟璇,陈金草,江文俊,李子凡,苏振豪,刘云海,江元平,李作佳,马明洋,张云秀受保护的技术使用者：东华理工大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14