含氚泵油处理技术研究

1、莱宝真空泵 zxcv 含氚泵油处理技术研究 本文选择粘土、硅藻土、蛭石粉、Nochar 4 种材料作为泵油的吸收质，通过实验，确定了它们的吸油率分别为0.3161、1.0791、1.1961、2.01;渗油率为2.099%、8.155%、3.90%、0.028%;体积膨胀率为398%、266%、312%、437%。经综合考虑，推荐采用Nochar 处理比放较高的含氚泵油;而蛭石粉、粘土处理比放较低的含氚泵油。 目前阶段，国内外对含氚泵油处理的一般流程为：先用吸收质对含氚泵油进行吸收处理，将流动态的泵油转变成易于固化处理的固定状态，然后再将包装体置于钢桶中进行多重包装处理。在退役活动中，对含氚泵

2、油的处理已积累了部分经验，但对不同吸收质的吸油率、渗油率、体积膨胀率、长期稳定性、包装体的优化等方面还缺乏深入具体的研究，而吸收质的选择是较为关键的环节，国内在该领域的研究却很少。 通过调研发现，蛭石粉和Nochar 是两种较好的含氚泵油吸收质。Nochar 在美国普遍应用于对液体含氚废物的处理，但该物质目前为注册商品，制备技术难于获得，只能通过该商品在中国的代理获得少量实验物质来进行实验室性能确定。 国内有采用粘土和硅藻土对废油进行吸收与固化的实例，因此，本工作在基于上述两种物质的基础上，再增选蛭石粉和Nochar 两种物质作为实验吸收质，并从吸油率(油和吸收质的质量比)、渗油率、体积膨胀率

3、、长期稳定性等方面进行实验验证，并综合考虑性价比，最终选定最为合适的吸收质。1、吸油原理 吸收质的吸油及保油过程基本属于物理过程。有机吸收质与无机吸收质的吸油过程有所不同。 1.1、无机吸收质吸油原理 无机吸收质的吸油及保油过程主要是借助吸附、包容、毛吸现象来完成。如果无机吸收质的颗粒较大，油份主要保持在以颗粒为吸油单元的颗粒内部及颗粒表面，吸油主要靠毛吸及吸附;如果无机吸收质的颗粒较小，吸油过程不仅靠毛吸和吸附，油份还将被包容在互相胶凝在一起的若干微小颗粒之间，形成游离的油份，油质混合物在长时间放置后，游离扩散将达到平衡，形成较稳定的吸油胶凝团。 1.2、有机吸收质吸油原理 有机吸收质主要利

4、用聚合物内部的亲油基与油分子的相互作用力，即范德华力作为推动力而吸油。一般而言，有机合成吸收质有包藏型、凝胶型、包藏-凝胶复合型3 种。包藏型吸收质是利用毛细管现象将油吸收保持在空隙间;凝胶型吸收质是利用分子间或物理间的凝聚力，在网络结构形成过程中所产生的空隙空间包裹吸收油;复合型则是这两者的结合。2、实验方法及过程 根据实验设想，每种吸收质按照装桶总高度0.5 m 进行模拟。4 种吸收质的实验过程相似，以粘土为例的实验过程如下。 1)吸油率确定：称取约3 kg 粘土，放置在干燥箱中于40 恒温下加热3 h 待用;称取烘干后的粘土100 g 于500 mL 烧杯中，循序滴泵油并充分混合，通过表

5、观现象观察油质合物饱和程度，确定大致的油质配比(0.31);称取粘土5 份(每份100 g)，按照0.261、0.281、0.301、0.321、0.341 油质配比充分混合，混合物放置于500 mL 磨口玻璃瓶中(底部铺垫滤纸)密封保存48 h，通过滤纸质量变化观察各种配比条件下的粘土渗油情况，根据渗油的变化规律来确定粘土的吸油率，最终渗油率确定为0.3161。 2)渗油率确定：按照吸油率配制约2 kg 油质混合物，按照总高0.5 m 进行模拟实验。容器底部铺垫30 张滤纸，于通风柜内保存，分别在实验开始的第1、2、5、8、14、20、30 d 取出滤纸，观察滤纸的质量变化情况，计算0.5

6、m 高度吸收质的渗油率。 3)体积膨胀率确定：根据渗油率实验过程数据，按照公式 =(V2-V1)/V1 100%计算粘土在吸油率配比条件下的体积膨胀率。式中：V1 为泵油体积，V2 为按照吸油率进行配比的油质混合物体积(mL)。3、结果与讨论 不同吸收质在不同模拟段的吸油率、渗油率、体积膨胀率的实验结果列于表1。表中所列的渗油率分别为实验进行到第30 d(粘土)、32 d(硅藻土)、32 d(蛭石粉)、30 d(Nochar)的渗油率。表1 吸油率、渗油率、体积膨胀率 3.1、粘土实验 粘土渗油率(累计渗油率)与时间的关系曲线如图1 所示。从图1 中可看出，随时间的增大，渗油率也逐渐增大，但增

7、加的幅度有下降的趋势，即单位时间内的平均渗油率逐渐降低。从吸油机理来说，充分混合后的油质混合物，处于游离态的油的总量基本固定，随着放置时间的增加，游离态的油逐渐析出，因此累计渗油率有随时间增大的趋势。但随着游离态油总量的逐渐减少，单位时间内的平均油析出量逐渐减少，并最终趋于平衡。如果实验时间足够长(约大于6 个月)，从某一时间开始，累计渗油率将无限接近某值，该值将作为粘土在该油质配比条件下的最终渗油率。本实验在油质配比0.3161 的条件下第30 d 累计渗油率为2.099%，体积膨胀率为389%。充分混合的油质混合物多成团状(图2)，包容现象明显。图1 粘土渗油率与时间的关系曲线图2 粘土油

8、质混合物表观 3.2、硅藻土实验 硅藻土渗油率与时间的关系曲线如图3 所示。累计渗油率和时间的关系曲线与粘土具有相同的规律，机理也基本相同。图3 硅藻土渗油率与时间的关系曲线 充分混合的油质混合物与粘土有相似的现象(图4)，但包容颗粒较小，且包容的大小颗粒团共存。实验在油质配比1.0791 的条件下第32 d 累计渗油率为8.15%，体积膨胀率为266%。图4 硅藻土油质混合物表观 3.3、蛭石粉实验 蛭石粉渗油率与时间的关系曲线如图5 所示。累计渗油率与时间的关系曲线与粘土具有相同的规律，机理也基本相同。实验在油质配比1.1961 的条件下第32 d 累计渗油率为3.90%，体积膨胀率为31

9、2%。充分混合的油质混合物如图6 所示，混合物为均匀的小颗粒。图5 蛭石粉渗油率与时间的关系曲线图6 蛭石粉油质混合物表观 3.4、Nochar 实验 本产品按照代理商推荐的油质配比21进行实验，渗油率小于0.1%，体积膨胀率为437%。 油质混合物如图7 所示。吸收质吸油前后在外观上几乎未改变，油份被稳定包藏在Nochar 产品的分子内部。图7 Nochar 油质混合物表观 粘土、硅藻土、蛭石粉、Nochar 的吸油率依次为0.3161、1.0791、1.1961、2.01。根据该比例，在废物处理过程中粘土的使用量为最大，而Nochar 在吸收质使用量方面占据了绝对优势。如果在工程应用中考虑

10、吸收质的使用成本，可将吸收质的价格与吸收率的乘积作为评价标准。 吸收质的渗油率是油-固转化后稳定性的表征，是衡量一种吸收质性能好坏的关键指标，一般认为渗油率在1%以内的吸收质具有很强的工程适用性。粘土、硅藻土、蛭石粉、Nochar 模拟0.5 m 吸收质高度的渗油率依次为2.099%、8.15%、3.90%、0.028%，Nochar 产品的适用性明显为最强，硅藻土高达8.15%的渗油率在适用性方面处于劣势。 体积膨胀率将直接影响废物的产生量。根据废物最小化原则，体积膨胀率是吸收质应用于放射性含氚废油处理的一个重要指标。粘土、硅藻土、蛭石粉、Nochar 的体积膨胀率分别为398%、266%、

11、312%、437%，增幅在64%以内，优劣较为不明显。 综合考虑吸油率、渗油率、体积膨胀率3个特征参数，Nochar 的性能最好，应用在含氚泵油处理上可保证废物长期放置的稳定性，但Nochar 的购置费用昂贵，从工程应用角度推荐使用在比放较高的含氚泵油的处理过程中;蛭石粉、粘土各项特征参数基本符合含氚泵油处理的工程应用要求，且购置费用较低，可批量使用，推荐使用在比放较低的含氚泵油处理过程中;硅藻土的渗油率过高，不适宜应用在含氚泵油处理过程中。 本文選擇粘土、矽藻土、蛭石粉、Nochar 4 種材料作為泵油的吸收質，通過實驗，確定瞭它們的吸油率分別為0.3161、1.0791、1.1961、2.

12、01;滲油率為2.099%、8.155%、3.90%、0.028%;體積膨脹率為398%、266%、312%、437%。經綜合考慮，推薦采用Nochar 處理比放較高的含氚泵油;而蛭石粉、粘土處理比放較低的含氚泵油。 目前階段，國內外對含氚泵油處理的一般流程為：先用吸收質對含氚泵油進行吸收處理，將流動態的泵油轉變成易於固化處理的固定狀態，然後再將包裝體置於鋼桶中進行多重包裝處理。在退役活動中，對含氚泵油的處理已積累瞭部分經驗，但對不同吸收質的吸油率、滲油率、體積膨脹率、長期穩定性、包裝體的優化等方面還缺乏深入具體的研究，而吸收質的選擇是較為關鍵的環節，國內在該領域的研究卻很少。 通過調研發現，

13、蛭石粉和Nochar 是兩種較好的含氚泵油吸收質。Nochar 在美國普遍應用於對液體含氚廢物的處理，但該物質目前為註冊商品，制備技術難於獲得，隻能通過該商品在中國的代理獲得少量實驗物質來進行實驗室性能確定。 國內有采用粘土和矽藻土對廢油進行吸收與固化的實例，因此，本工作在基於上述兩種物質的基礎上，再增選蛭石粉和Nochar 兩種物質作為實驗吸收質，並從吸油率(油和吸收質的質量比)、滲油率、體積膨脹率、長期穩定性等方面進行實驗驗證，並綜合考慮性價比，最終選定最為合適的吸收質。1、吸油原理 吸收質的吸油及保油過程基本屬於物理過程。有機吸收質與無機吸收質的吸油過程有所不同。 1.1、無機吸收質吸油

14、原理 無機吸收質的吸油及保油過程主要是借助吸附、包容、毛吸現象來完成。如果無機吸收質的顆粒較大，油份主要保持在以顆粒為吸油單元的顆粒內部及顆粒表面，吸油主要靠毛吸及吸附;如果無機吸收質的顆粒較小，吸油過程不僅靠毛吸和吸附，油份還將被包容在互相膠凝在一起的若幹微小顆粒之間，形成遊離的油份，油質混合物在長時間放置後，遊離擴散將達到平衡，形成較穩定的吸油膠凝團。 1.2、有機吸收質吸油原理 有機吸收質主要利用聚合物內部的親油基與油分子的相互作用力，即范德華力作為推動力而吸油。一般而言，有機合成吸收質有包藏型、凝膠型、包藏-凝膠復合型3 種。包藏型吸收質是利用毛細管現象將油吸收保持在空隙間;凝膠型吸收

15、質是利用分子間或物理間的凝聚力，在網絡結構形成過程中所產生的空隙空間包裹吸收油;復合型則是這兩者的結合。2、實驗方法及過程 根據實驗設想，每種吸收質按照裝桶總高度0.5 m 進行模擬。4 種吸收質的實驗過程相似，以粘土為例的實驗過程如下。 1)吸油率確定：稱取約3 kg 粘土，放置在幹燥箱中於40 恒溫下加熱3 h 待用;稱取烘幹後的粘土100 g 於500 mL 燒杯中，循序滴泵油並充分混合，通過表觀現象觀察油質合物飽和程度，確定大致的油質配比(0.31);稱取粘土5 份(每份100 g)，按照0.261、0.281、0.301、0.321、0.341 油質配比充分混合，混合物放置於500

16、mL 磨口玻璃瓶中(底部鋪墊濾紙)密封保存48 h，通過濾紙質量變化觀察各種配比條件下的粘土滲油情況，根據滲油的變化規律來確定粘土的吸油率，最終滲油率確定為0.3161。 2)滲油率確定：按照吸油率配制約2 kg 油質混合物，按照總高0.5 m 進行模擬實驗。容器底部鋪墊30 張濾紙，於通風櫃內保存，分別在實驗開始的第1、2、5、8、14、20、30 d 取出濾紙，觀察濾紙的質量變化情況，計算0.5 m 高度吸收質的滲油率。 3)體積膨脹率確定：根據滲油率實驗過程數據，按照公式 =(V2-V1)/V1 100%計算粘土在吸油率配比條件下的體積膨脹率。式中：V1 為泵油體積，V2 為按照吸油率進

17、行配比的油質混合物體積(mL)。3、結果與討論 不同吸收質在不同模擬段的吸油率、滲油率、體積膨脹率的實驗結果列於表1。表中所列的滲油率分別為實驗進行到第30 d(粘土)、32 d(矽藻土)、32 d(蛭石粉)、30 d(Nochar)的滲油率。表1 吸油率、滲油率、體積膨脹率 3.1、粘土實驗 粘土滲油率(累計滲油率)與時間的關系曲線如圖1 所示。從圖1 中可看出，隨時間的增大，滲油率也逐漸增大，但增加的幅度有下降的趨勢，即單位時間內的平均滲油率逐漸降低。從吸油機理來說，充分混合後的油質混合物，處於遊離態的油的總量基本固定，隨著放置時間的增加，遊離態的油逐漸析出，因此累計滲油率有隨時間增大的趨

18、勢。但隨著遊離態油總量的逐漸減少，單位時間內的平均油析出量逐漸減少，並最終趨於平衡。如果實驗時間足夠長(約大於6 個月)，從某一時間開始，累計滲油率將無限接近某值，該值將作為粘土在該油質配比條件下的最終滲油率。本實驗在油質配比0.3161 的條件下第30 d 累計滲油率為2.099%，體積膨脹率為389%。充分混合的油質混合物多成團狀(圖2)，包容現象明顯。圖1 粘土滲油率與時間的關系曲線圖2 粘土油質混合物表觀 3.2、矽藻土實驗 矽藻土滲油率與時間的關系曲線如圖3 所示。累計滲油率和時間的關系曲線與粘土具有相同的規律，機理也基本相同。圖3 矽藻土滲油率與時間的關系曲線 充分混合的油質混合物

19、與粘土有相似的現象(圖4)，但包容顆粒較小，且包容的大小顆粒團共存。實驗在油質配比1.0791 的條件下第32 d 累計滲油率為8.15%，體積膨脹率為266%。圖4 矽藻土油質混合物表觀 3.3、蛭石粉實驗 蛭石粉滲油率與時間的關系曲線如圖5 所示。累計滲油率與時間的關系曲線與粘土具有相同的規律，機理也基本相同。實驗在油質配比1.1961 的條件下第32 d 累計滲油率為3.90%，體積膨脹率為312%。充分混合的油質混合物如圖6 所示，混合物為均勻的小顆粒。圖5 蛭石粉滲油率與時間的關系曲線圖6 蛭石粉油質混合物表觀 3.4、Nochar 實驗 本產品按照代理商推薦的油質配比21進行實驗，

20、滲油率小於0.1%，體積膨脹率為437%。 油質混合物如圖7 所示。吸收質吸油前後在外觀上幾乎未改變，油份被穩定包藏在Nochar 產品的分子內部。圖7 Nochar 油質混合物表觀 粘土、矽藻土、蛭石粉、Nochar 的吸油率依次為0.3161、1.0791、1.1961、2.01。根據該比例，在廢物處理過程中粘土的使用量為最大，而Nochar 在吸收質使用量方面占據瞭絕對優勢。如果在工程應用中考慮吸收質的使用成本，可將吸收質的價格與吸收率的乘積作為評價標準。 吸收質的滲油率是油-固轉化後穩定性的表征，是衡量一種吸收質性能好壞的關鍵指標，一般認為滲油率在1%以內的吸收質具有很強的工程適用性。

21、粘土、矽藻土、蛭石粉、Nochar 模擬0.5 m 吸收質高度的滲油率依次為2.099%、8.15%、3.90%、0.028%，Nochar 產品的適用性明顯為最強，矽藻土高達8.15%的滲油率在適用性方面處於劣勢。 體積膨脹率將直接影響廢物的產生量。根據廢物最小化原則，體積膨脹率是吸收質應用於放射性含氚廢油處理的一個重要指標。粘土、矽藻土、蛭石粉、Nochar 的體積膨脹率分別為398%、266%、312%、437%，增幅在64%以內，優劣較為不明顯。 綜合考慮吸油率、滲油率、體積膨脹率3個特征參數，Nochar 的性能最好，應用在含氚泵油處理上可保證廢物長期放置的穩定性，但Nochar 的

22、購置費用昂貴，從工程應用角度推薦使用在比放較高的含氚泵油的處理過程中;蛭石粉、粘土各項特征參數基本符合含氚泵油處理的工程應用要求，且購置費用較低，可批量使用，推薦使用在比放較低的含氚泵油處理過程中;矽藻土的滲油率過高，不適宜應用在含氚泵油處理過程中。 本文选择粘土、硅藻土、蛭石粉、Nochar 4 种材料作为泵油的吸收质，通过实验，确定了它们的吸油率分别为0.3161、1.0791、1.1961、2.01;渗油率为2.099%、8.155%、3.90%、0.028%;体积膨胀率为398%、266%、312%、437%。经综合考虑，推荐采用Nochar 处理比放较高的含氚泵油;而蛭石粉、粘土处理

23、比放较低的含氚泵油。 目前阶段，国内外对含氚泵油处理的一般流程为：先用吸收质对含氚泵油进行吸收处理，将流动态的泵油转变成易于固化处理的固定状态，然后再将包装体置于钢桶中进行多重包装处理。在退役活动中，对含氚泵油的处理已积累了部分经验，但对不同吸收质的吸油率、渗油率、体积膨胀率、长期稳定性、包装体的优化等方面还缺乏深入具体的研究，而吸收质的选择是较为关键的环节，国内在该领域的研究却很少。 通过调研发现，蛭石粉和Nochar 是两种较好的含氚泵油吸收质。Nochar 在美国普遍应用于对液体含氚废物的处理，但该物质目前为注册商品，制备技术难于获得，只能通过该商品在中国的代理获得少量实验物质来进行实验

24、室性能确定。 国内有采用粘土和硅藻土对废油进行吸收与固化的实例，因此，本工作在基于上述两种物质的基础上，再增选蛭石粉和Nochar 两种物质作为实验吸收质，并从吸油率(油和吸收质的质量比)、渗油率、体积膨胀率、长期稳定性等方面进行实验验证，并综合考虑性价比，最终选定最为合适的吸收质。1、吸油原理 吸收质的吸油及保油过程基本属于物理过程。有机吸收质与无机吸收质的吸油过程有所不同。 1.1、无机吸收质吸油原理 无机吸收质的吸油及保油过程主要是借助吸附、包容、毛吸现象来完成。如果无机吸收质的颗粒较大，油份主要保持在以颗粒为吸油单元的颗粒内部及颗粒表面，吸油主要靠毛吸及吸附;如果无机吸收质的颗粒较小，

25、吸油过程不仅靠毛吸和吸附，油份还将被包容在互相胶凝在一起的若干微小颗粒之间，形成游离的油份，油质混合物在长时间放置后，游离扩散将达到平衡，形成较稳定的吸油胶凝团。 1.2、有机吸收质吸油原理 有机吸收质主要利用聚合物内部的亲油基与油分子的相互作用力，即范德华力作为推动力而吸油。一般而言，有机合成吸收质有包藏型、凝胶型、包藏-凝胶复合型3 种。包藏型吸收质是利用毛细管现象将油吸收保持在空隙间;凝胶型吸收质是利用分子间或物理间的凝聚力，在网络结构形成过程中所产生的空隙空间包裹吸收油;复合型则是这两者的结合。2、实验方法及过程 根据实验设想，每种吸收质按照装桶总高度0.5 m 进行模拟。4 种吸收质

26、的实验过程相似，以粘土为例的实验过程如下。 1)吸油率确定：称取约3 kg 粘土，放置在干燥箱中于40 恒温下加热3 h 待用;称取烘干后的粘土100 g 于500 mL 烧杯中，循序滴泵油并充分混合，通过表观现象观察油质合物饱和程度，确定大致的油质配比(0.31);称取粘土5 份(每份100 g)，按照0.261、0.281、0.301、0.321、0.341 油质配比充分混合，混合物放置于500 mL 磨口玻璃瓶中(底部铺垫滤纸)密封保存48 h，通过滤纸质量变化观察各种配比条件下的粘土渗油情况，根据渗油的变化规律来确定粘土的吸油率，最终渗油率确定为0.3161。 2)渗油率确定：按照吸油

27、率配制约2 kg 油质混合物，按照总高0.5 m 进行模拟实验。容器底部铺垫30 张滤纸，于通风柜内保存，分别在实验开始的第1、2、5、8、14、20、30 d 取出滤纸，观察滤纸的质量变化情况，计算0.5 m 高度吸收质的渗油率。 3)体积膨胀率确定：根据渗油率实验过程数据，按照公式 =(V2-V1)/V1 100%计算粘土在吸油率配比条件下的体积膨胀率。式中：V1 为泵油体积，V2 为按照吸油率进行配比的油质混合物体积(mL)。3、结果与讨论 不同吸收质在不同模拟段的吸油率、渗油率、体积膨胀率的实验结果列于表1。表中所列的渗油率分别为实验进行到第30 d(粘土)、32 d(硅藻土)、32

28、d(蛭石粉)、30 d(Nochar)的渗油率。表1 吸油率、渗油率、体积膨胀率 3.1、粘土实验 粘土渗油率(累计渗油率)与时间的关系曲线如图1 所示。从图1 中可看出，随时间的增大，渗油率也逐渐增大，但增加的幅度有下降的趋势，即单位时间内的平均渗油率逐渐降低。从吸油机理来说，充分混合后的油质混合物，处于游离态的油的总量基本固定，随着放置时间的增加，游离态的油逐渐析出，因此累计渗油率有随时间增大的趋势。但随着游离态油总量的逐渐减少，单位时间内的平均油析出量逐渐减少，并最终趋于平衡。如果实验时间足够长(约大于6 个月)，从某一时间开始，累计渗油率将无限接近某值，该值将作为粘土在该油质配比条件下

29、的最终渗油率。本实验在油质配比0.3161 的条件下第30 d 累计渗油率为2.099%，体积膨胀率为389%。充分混合的油质混合物多成团状(图2)，包容现象明显。图1 粘土渗油率与时间的关系曲线图2 粘土油质混合物表观 3.2、硅藻土实验 硅藻土渗油率与时间的关系曲线如图3 所示。累计渗油率和时间的关系曲线与粘土具有相同的规律，机理也基本相同。图3 硅藻土渗油率与时间的关系曲线 充分混合的油质混合物与粘土有相似的现象(图4)，但包容颗粒较小，且包容的大小颗粒团共存。实验在油质配比1.0791 的条件下第32 d 累计渗油率为8.15%，体积膨胀率为266%。图4 硅藻土油质混合物表观 3.3

30、、蛭石粉实验 蛭石粉渗油率与时间的关系曲线如图5 所示。累计渗油率与时间的关系曲线与粘土具有相同的规律，机理也基本相同。实验在油质配比1.1961 的条件下第32 d 累计渗油率为3.90%，体积膨胀率为312%。充分混合的油质混合物如图6 所示，混合物为均匀的小颗粒。图5 蛭石粉渗油率与时间的关系曲线图6 蛭石粉油质混合物表观 3.4、Nochar 实验 本产品按照代理商推荐的油质配比21进行实验，渗油率小于0.1%，体积膨胀率为437%。 油质混合物如图7 所示。吸收质吸油前后在外观上几乎未改变，油份被稳定包藏在Nochar 产品的分子内部。图7 Nochar 油质混合物表观 粘土、硅藻土

31、、蛭石粉、Nochar 的吸油率依次为0.3161、1.0791、1.1961、2.01。根据该比例，在废物处理过程中粘土的使用量为最大，而Nochar 在吸收质使用量方面占据了绝对优势。如果在工程应用中考虑吸收质的使用成本，可将吸收质的价格与吸收率的乘积作为评价标准。 吸收质的渗油率是油-固转化后稳定性的表征，是衡量一种吸收质性能好坏的关键指标，一般认为渗油率在1%以内的吸收质具有很强的工程适用性。粘土、硅藻土、蛭石粉、Nochar 模拟0.5 m 吸收质高度的渗油率依次为2.099%、8.15%、3.90%、0.028%，Nochar 产品的适用性明显为最强，硅藻土高达8.15%的渗油率在

32、适用性方面处于劣势。 体积膨胀率将直接影响废物的产生量。根据废物最小化原则，体积膨胀率是吸收质应用于放射性含氚废油处理的一个重要指标。粘土、硅藻土、蛭石粉、Nochar 的体积膨胀率分别为398%、266%、312%、437%，增幅在64%以内，优劣较为不明显。 综合考虑吸油率、渗油率、体积膨胀率3个特征参数，Nochar 的性能最好，应用在含氚泵油处理上可保证废物长期放置的稳定性，但Nochar 的购置费用昂贵，从工程应用角度推荐使用在比放较高的含氚泵油的处理过程中;蛭石粉、粘土各项特征参数基本符合含氚泵油处理的工程应用要求，且购置费用较低，可批量使用，推荐使用在比放较低的含氚泵油处理过程中

33、;硅藻土的渗油率过高，不适宜应用在含氚泵油处理过程中。 本文選擇粘土、矽藻土、蛭石粉、Nochar 4 種材料作為泵油的吸收質，通過實驗，確定瞭它們的吸油率分別為0.3161、1.0791、1.1961、2.01;滲油率為2.099%、8.155%、3.90%、0.028%;體積膨脹率為398%、266%、312%、437%。經綜合考慮，推薦采用Nochar 處理比放較高的含氚泵油;而蛭石粉、粘土處理比放較低的含氚泵油。 目前階段，國內外對含氚泵油處理的一般流程為：先用吸收質對含氚泵油進行吸收處理，將流動態的泵油轉變成易於固化處理的固定狀態，然後再將包裝體置於鋼桶中進行多重包裝處理。在退役活動

34、中，對含氚泵油的處理已積累瞭部分經驗，但對不同吸收質的吸油率、滲油率、體積膨脹率、長期穩定性、包裝體的優化等方面還缺乏深入具體的研究，而吸收質的選擇是較為關鍵的環節，國內在該領域的研究卻很少。 通過調研發現，蛭石粉和Nochar 是兩種較好的含氚泵油吸收質。Nochar 在美國普遍應用於對液體含氚廢物的處理，但該物質目前為註冊商品，制備技術難於獲得，隻能通過該商品在中國的代理獲得少量實驗物質來進行實驗室性能確定。 國內有采用粘土和矽藻土對廢油進行吸收與固化的實例，因此，本工作在基於上述兩種物質的基礎上，再增選蛭石粉和Nochar 兩種物質作為實驗吸收質，並從吸油率(油和吸收質的質量比)、滲油率

35、、體積膨脹率、長期穩定性等方面進行實驗驗證，並綜合考慮性價比，最終選定最為合適的吸收質。1、吸油原理 吸收質的吸油及保油過程基本屬於物理過程。有機吸收質與無機吸收質的吸油過程有所不同。 1.1、無機吸收質吸油原理 無機吸收質的吸油及保油過程主要是借助吸附、包容、毛吸現象來完成。如果無機吸收質的顆粒較大，油份主要保持在以顆粒為吸油單元的顆粒內部及顆粒表面，吸油主要靠毛吸及吸附;如果無機吸收質的顆粒較小，吸油過程不僅靠毛吸和吸附，油份還將被包容在互相膠凝在一起的若幹微小顆粒之間，形成遊離的油份，油質混合物在長時間放置後，遊離擴散將達到平衡，形成較穩定的吸油膠凝團。 1.2、有機吸收質吸油原理 有機

36、吸收質主要利用聚合物內部的親油基與油分子的相互作用力，即范德華力作為推動力而吸油。一般而言，有機合成吸收質有包藏型、凝膠型、包藏-凝膠復合型3 種。包藏型吸收質是利用毛細管現象將油吸收保持在空隙間;凝膠型吸收質是利用分子間或物理間的凝聚力，在網絡結構形成過程中所產生的空隙空間包裹吸收油;復合型則是這兩者的結合。2、實驗方法及過程 根據實驗設想，每種吸收質按照裝桶總高度0.5 m 進行模擬。4 種吸收質的實驗過程相似，以粘土為例的實驗過程如下。 1)吸油率確定：稱取約3 kg 粘土，放置在幹燥箱中於40 恒溫下加熱3 h 待用;稱取烘幹後的粘土100 g 於500 mL 燒杯中，循序滴泵油並充分

37、混合，通過表觀現象觀察油質合物飽和程度，確定大致的油質配比(0.31);稱取粘土5 份(每份100 g)，按照0.261、0.281、0.301、0.321、0.341 油質配比充分混合，混合物放置於500 mL 磨口玻璃瓶中(底部鋪墊濾紙)密封保存48 h，通過濾紙質量變化觀察各種配比條件下的粘土滲油情況，根據滲油的變化規律來確定粘土的吸油率，最終滲油率確定為0.3161。 2)滲油率確定：按照吸油率配制約2 kg 油質混合物，按照總高0.5 m 進行模擬實驗。容器底部鋪墊30 張濾紙，於通風櫃內保存，分別在實驗開始的第1、2、5、8、14、20、30 d 取出濾紙，觀察濾紙的質量變化情況，

38、計算0.5 m 高度吸收質的滲油率。 3)體積膨脹率確定：根據滲油率實驗過程數據，按照公式 =(V2-V1)/V1 100%計算粘土在吸油率配比條件下的體積膨脹率。式中：V1 為泵油體積，V2 為按照吸油率進行配比的油質混合物體積(mL)。3、結果與討論 不同吸收質在不同模擬段的吸油率、滲油率、體積膨脹率的實驗結果列於表1。表中所列的滲油率分別為實驗進行到第30 d(粘土)、32 d(矽藻土)、32 d(蛭石粉)、30 d(Nochar)的滲油率。表1 吸油率、滲油率、體積膨脹率 3.1、粘土實驗 粘土滲油率(累計滲油率)與時間的關系曲線如圖1 所示。從圖1 中可看出，隨時間的增大，滲油率也逐

39、漸增大，但增加的幅度有下降的趨勢，即單位時間內的平均滲油率逐漸降低。從吸油機理來說，充分混合後的油質混合物，處於遊離態的油的總量基本固定，隨著放置時間的增加，遊離態的油逐漸析出，因此累計滲油率有隨時間增大的趨勢。但隨著遊離態油總量的逐漸減少，單位時間內的平均油析出量逐漸減少，並最終趨於平衡。如果實驗時間足夠長(約大於6 個月)，從某一時間開始，累計滲油率將無限接近某值，該值將作為粘土在該油質配比條件下的最終滲油率。本實驗在油質配比0.3161 的條件下第30 d 累計滲油率為2.099%，體積膨脹率為389%。充分混合的油質混合物多成團狀(圖2)，包容現象明顯。圖1 粘土滲油率與時間的關系曲線

40、圖2 粘土油質混合物表觀 3.2、矽藻土實驗 矽藻土滲油率與時間的關系曲線如圖3 所示。累計滲油率和時間的關系曲線與粘土具有相同的規律，機理也基本相同。圖3 矽藻土滲油率與時間的關系曲線 充分混合的油質混合物與粘土有相似的現象(圖4)，但包容顆粒較小，且包容的大小顆粒團共存。實驗在油質配比1.0791 的條件下第32 d 累計滲油率為8.15%，體積膨脹率為266%。圖4 矽藻土油質混合物表觀 3.3、蛭石粉實驗 蛭石粉滲油率與時間的關系曲線如圖5 所示。累計滲油率與時間的關系曲線與粘土具有相同的規律，機理也基本相同。實驗在油質配比1.1961 的條件下第32 d 累計滲油率為3.90%，體積

41、膨脹率為312%。充分混合的油質混合物如圖6 所示，混合物為均勻的小顆粒。圖5 蛭石粉滲油率與時間的關系曲線圖6 蛭石粉油質混合物表觀 3.4、Nochar 實驗 本產品按照代理商推薦的油質配比21進行實驗，滲油率小於0.1%，體積膨脹率為437%。 油質混合物如圖7 所示。吸收質吸油前後在外觀上幾乎未改變，油份被穩定包藏在Nochar 產品的分子內部。圖7 Nochar 油質混合物表觀 粘土、矽藻土、蛭石粉、Nochar 的吸油率依次為0.3161、1.0791、1.1961、2.01。根據該比例，在廢物處理過程中粘土的使用量為最大，而Nochar 在吸收質使用量方面占據瞭絕對優勢。如果在工

42、程應用中考慮吸收質的使用成本，可將吸收質的價格與吸收率的乘積作為評價標準。 吸收質的滲油率是油-固轉化後穩定性的表征，是衡量一種吸收質性能好壞的關鍵指標，一般認為滲油率在1%以內的吸收質具有很強的工程適用性。粘土、矽藻土、蛭石粉、Nochar 模擬0.5 m 吸收質高度的滲油率依次為2.099%、8.15%、3.90%、0.028%，Nochar 產品的適用性明顯為最強，矽藻土高達8.15%的滲油率在適用性方面處於劣勢。 體積膨脹率將直接影響廢物的產生量。根據廢物最小化原則，體積膨脹率是吸收質應用於放射性含氚廢油處理的一個重要指標。粘土、矽藻土、蛭石粉、Nochar 的體積膨脹率分別為398%

43、、266%、312%、437%，增幅在64%以內，優劣較為不明顯。 綜合考慮吸油率、滲油率、體積膨脹率3個特征參數，Nochar 的性能最好，應用在含氚泵油處理上可保證廢物長期放置的穩定性，但Nochar 的購置費用昂貴，從工程應用角度推薦使用在比放較高的含氚泵油的處理過程中;蛭石粉、粘土各項特征參數基本符合含氚泵油處理的工程應用要求，且購置費用較低，可批量使用，推薦使用在比放較低的含氚泵油處理過程中;矽藻土的滲油率過高，不適宜應用在含氚泵油處理過程中。 本文选择粘土、硅藻土、蛭石粉、Nochar 4 种材料作为泵油的吸收质，通过实验，确定了它们的吸油率分别为0.3161、1.0791、1.1

44、961、2.01;渗油率为2.099%、8.155%、3.90%、0.028%;体积膨胀率为398%、266%、312%、437%。经综合考虑，推荐采用Nochar 处理比放较高的含氚泵油;而蛭石粉、粘土处理比放较低的含氚泵油。 目前阶段，国内外对含氚泵油处理的一般流程为：先用吸收质对含氚泵油进行吸收处理，将流动态的泵油转变成易于固化处理的固定状态，然后再将包装体置于钢桶中进行多重包装处理。在退役活动中，对含氚泵油的处理已积累了部分经验，但对不同吸收质的吸油率、渗油率、体积膨胀率、长期稳定性、包装体的优化等方面还缺乏深入具体的研究，而吸收质的选择是较为关键的环节，国内在该领域的研究却很少。 通

45、过调研发现，蛭石粉和Nochar 是两种较好的含氚泵油吸收质。Nochar 在美国普遍应用于对液体含氚废物的处理，但该物质目前为注册商品，制备技术难于获得，只能通过该商品在中国的代理获得少量实验物质来进行实验室性能确定。 国内有采用粘土和硅藻土对废油进行吸收与固化的实例，因此，本工作在基于上述两种物质的基础上，再增选蛭石粉和Nochar 两种物质作为实验吸收质，并从吸油率(油和吸收质的质量比)、渗油率、体积膨胀率、长期稳定性等方面进行实验验证，并综合考虑性价比，最终选定最为合适的吸收质。1、吸油原理 吸收质的吸油及保油过程基本属于物理过程。有机吸收质与无机吸收质的吸油过程有所不同。 1.1、无

46、机吸收质吸油原理 无机吸收质的吸油及保油过程主要是借助吸附、包容、毛吸现象来完成。如果无机吸收质的颗粒较大，油份主要保持在以颗粒为吸油单元的颗粒内部及颗粒表面，吸油主要靠毛吸及吸附;如果无机吸收质的颗粒较小，吸油过程不仅靠毛吸和吸附，油份还将被包容在互相胶凝在一起的若干微小颗粒之间，形成游离的油份，油质混合物在长时间放置后，游离扩散将达到平衡，形成较稳定的吸油胶凝团。 1.2、有机吸收质吸油原理 有机吸收质主要利用聚合物内部的亲油基与油分子的相互作用力，即范德华力作为推动力而吸油。一般而言，有机合成吸收质有包藏型、凝胶型、包藏-凝胶复合型3 种。包藏型吸收质是利用毛细管现象将油吸收保持在空隙间

47、;凝胶型吸收质是利用分子间或物理间的凝聚力，在网络结构形成过程中所产生的空隙空间包裹吸收油;复合型则是这两者的结合。2、实验方法及过程 根据实验设想，每种吸收质按照装桶总高度0.5 m 进行模拟。4 种吸收质的实验过程相似，以粘土为例的实验过程如下。 1)吸油率确定：称取约3 kg 粘土，放置在干燥箱中于40 恒温下加热3 h 待用;称取烘干后的粘土100 g 于500 mL 烧杯中，循序滴泵油并充分混合，通过表观现象观察油质合物饱和程度，确定大致的油质配比(0.31);称取粘土5 份(每份100 g)，按照0.261、0.281、0.301、0.321、0.341 油质配比充分混合，混合物放

48、置于500 mL 磨口玻璃瓶中(底部铺垫滤纸)密封保存48 h，通过滤纸质量变化观察各种配比条件下的粘土渗油情况，根据渗油的变化规律来确定粘土的吸油率，最终渗油率确定为0.3161。 2)渗油率确定：按照吸油率配制约2 kg 油质混合物，按照总高0.5 m 进行模拟实验。容器底部铺垫30 张滤纸，于通风柜内保存，分别在实验开始的第1、2、5、8、14、20、30 d 取出滤纸，观察滤纸的质量变化情况，计算0.5 m 高度吸收质的渗油率。 3)体积膨胀率确定：根据渗油率实验过程数据，按照公式 =(V2-V1)/V1 100%计算粘土在吸油率配比条件下的体积膨胀率。式中：V1 为泵油体积，V2 为

49、按照吸油率进行配比的油质混合物体积(mL)。3、结果与讨论 不同吸收质在不同模拟段的吸油率、渗油率、体积膨胀率的实验结果列于表1。表中所列的渗油率分别为实验进行到第30 d(粘土)、32 d(硅藻土)、32 d(蛭石粉)、30 d(Nochar)的渗油率。表1 吸油率、渗油率、体积膨胀率 3.1、粘土实验 粘土渗油率(累计渗油率)与时间的关系曲线如图1 所示。从图1 中可看出，随时间的增大，渗油率也逐渐增大，但增加的幅度有下降的趋势，即单位时间内的平均渗油率逐渐降低。从吸油机理来说，充分混合后的油质混合物，处于游离态的油的总量基本固定，随着放置时间的增加，游离态的油逐渐析出，因此累计渗油率有随

50、时间增大的趋势。但随着游离态油总量的逐渐减少，单位时间内的平均油析出量逐渐减少，并最终趋于平衡。如果实验时间足够长(约大于6 个月)，从某一时间开始，累计渗油率将无限接近某值，该值将作为粘土在该油质配比条件下的最终渗油率。本实验在油质配比0.3161 的条件下第30 d 累计渗油率为2.099%，体积膨胀率为389%。充分混合的油质混合物多成团状(图2)，包容现象明显。图1 粘土渗油率与时间的关系曲线图2 粘土油质混合物表观 3.2、硅藻土实验 硅藻土渗油率与时间的关系曲线如图3 所示。累计渗油率和时间的关系曲线与粘土具有相同的规律，机理也基本相同。图3 硅藻土渗油率与时间的关系曲线 充分混合

51、的油质混合物与粘土有相似的现象(图4)，但包容颗粒较小，且包容的大小颗粒团共存。实验在油质配比1.0791 的条件下第32 d 累计渗油率为8.15%，体积膨胀率为266%。图4 硅藻土油质混合物表观 3.3、蛭石粉实验 蛭石粉渗油率与时间的关系曲线如图5 所示。累计渗油率与时间的关系曲线与粘土具有相同的规律，机理也基本相同。实验在油质配比1.1961 的条件下第32 d 累计渗油率为3.90%，体积膨胀率为312%。充分混合的油质混合物如图6 所示，混合物为均匀的小颗粒。图5 蛭石粉渗油率与时间的关系曲线图6 蛭石粉油质混合物表观 3.4、Nochar 实验 本产品按照代理商推荐的油质配比2

52、1进行实验，渗油率小于0.1%，体积膨胀率为437%。 油质混合物如图7 所示。吸收质吸油前后在外观上几乎未改变，油份被稳定包藏在Nochar 产品的分子内部。图7 Nochar 油质混合物表观 粘土、硅藻土、蛭石粉、Nochar 的吸油率依次为0.3161、1.0791、1.1961、2.01。根据该比例，在废物处理过程中粘土的使用量为最大，而Nochar 在吸收质使用量方面占据了绝对优势。如果在工程应用中考虑吸收质的使用成本，可将吸收质的价格与吸收率的乘积作为评价标准。 吸收质的渗油率是油-固转化后稳定性的表征，是衡量一种吸收质性能好坏的关键指标，一般认为渗油率在1%以内的吸收质具有很强的

53、工程适用性。粘土、硅藻土、蛭石粉、Nochar 模拟0.5 m 吸收质高度的渗油率依次为2.099%、8.15%、3.90%、0.028%，Nochar 产品的适用性明显为最强，硅藻土高达8.15%的渗油率在适用性方面处于劣势。 体积膨胀率将直接影响废物的产生量。根据废物最小化原则，体积膨胀率是吸收质应用于放射性含氚废油处理的一个重要指标。粘土、硅藻土、蛭石粉、Nochar 的体积膨胀率分别为398%、266%、312%、437%，增幅在64%以内，优劣较为不明显。 综合考虑吸油率、渗油率、体积膨胀率3个特征参数，Nochar 的性能最好，应用在含氚泵油处理上可保证废物长期放置的稳定性，但No

54、char 的购置费用昂贵，从工程应用角度推荐使用在比放较高的含氚泵油的处理过程中;蛭石粉、粘土各项特征参数基本符合含氚泵油处理的工程应用要求，且购置费用较低，可批量使用，推荐使用在比放较低的含氚泵油处理过程中;硅藻土的渗油率过高，不适宜应用在含氚泵油处理过程中。 本文選擇粘土、矽藻土、蛭石粉、Nochar 4 種材料作為泵油的吸收質，通過實驗，確定瞭它們的吸油率分別為0.3161、1.0791、1.1961、2.01;滲油率為2.099%、8.155%、3.90%、0.028%;體積膨脹率為398%、266%、312%、437%。經綜合考慮，推薦采用Nochar 處理比放較高的含氚泵油;而蛭石

55、粉、粘土處理比放較低的含氚泵油。 目前階段，國內外對含氚泵油處理的一般流程為：先用吸收質對含氚泵油進行吸收處理，將流動態的泵油轉變成易於固化處理的固定狀態，然後再將包裝體置於鋼桶中進行多重包裝處理。在退役活動中，對含氚泵油的處理已積累瞭部分經驗，但對不同吸收質的吸油率、滲油率、體積膨脹率、長期穩定性、包裝體的優化等方面還缺乏深入具體的研究，而吸收質的選擇是較為關鍵的環節，國內在該領域的研究卻很少。 通過調研發現，蛭石粉和Nochar 是兩種較好的含氚泵油吸收質。Nochar 在美國普遍應用於對液體含氚廢物的處理，但該物質目前為註冊商品，制備技術難於獲得，隻能通過該商品在中國的代理獲得少量實驗物

56、質來進行實驗室性能確定。 國內有采用粘土和矽藻土對廢油進行吸收與固化的實例，因此，本工作在基於上述兩種物質的基礎上，再增選蛭石粉和Nochar 兩種物質作為實驗吸收質，並從吸油率(油和吸收質的質量比)、滲油率、體積膨脹率、長期穩定性等方面進行實驗驗證，並綜合考慮性價比，最終選定最為合適的吸收質。1、吸油原理 吸收質的吸油及保油過程基本屬於物理過程。有機吸收質與無機吸收質的吸油過程有所不同。 1.1、無機吸收質吸油原理 無機吸收質的吸油及保油過程主要是借助吸附、包容、毛吸現象來完成。如果無機吸收質的顆粒較大，油份主要保持在以顆粒為吸油單元的顆粒內部及顆粒表面，吸油主要靠毛吸及吸附;如果無機吸收質

57、的顆粒較小，吸油過程不僅靠毛吸和吸附，油份還將被包容在互相膠凝在一起的若幹微小顆粒之間，形成遊離的油份，油質混合物在長時間放置後，遊離擴散將達到平衡，形成較穩定的吸油膠凝團。 1.2、有機吸收質吸油原理 有機吸收質主要利用聚合物內部的親油基與油分子的相互作用力，即范德華力作為推動力而吸油。一般而言，有機合成吸收質有包藏型、凝膠型、包藏-凝膠復合型3 種。包藏型吸收質是利用毛細管現象將油吸收保持在空隙間;凝膠型吸收質是利用分子間或物理間的凝聚力，在網絡結構形成過程中所產生的空隙空間包裹吸收油;復合型則是這兩者的結合。2、實驗方法及過程 根據實驗設想，每種吸收質按照裝桶總高度0.5 m 進行模擬。

58、4 種吸收質的實驗過程相似，以粘土為例的實驗過程如下。 1)吸油率確定：稱取約3 kg 粘土，放置在幹燥箱中於40 恒溫下加熱3 h 待用;稱取烘幹後的粘土100 g 於500 mL 燒杯中，循序滴泵油並充分混合，通過表觀現象觀察油質合物飽和程度，確定大致的油質配比(0.31);稱取粘土5 份(每份100 g)，按照0.261、0.281、0.301、0.321、0.341 油質配比充分混合，混合物放置於500 mL 磨口玻璃瓶中(底部鋪墊濾紙)密封保存48 h，通過濾紙質量變化觀察各種配比條件下的粘土滲油情況，根據滲油的變化規律來確定粘土的吸油率，最終滲油率確定為0.3161。 2)滲油率確定：按照吸油率配制約2 kg 油質混合物，按照總高0.5 m 進行模擬實驗。容器底部鋪墊30 張濾紙，於通風櫃內保存，分別在實驗開始的