金属铱多孔材料过滤性能分析

金属多孔材料因其良好的过滤和理化性能,在气-固分离方面得到广泛的应用。采用氦质谱检漏仪、扫描电子显微镜及比表面积测试仪等对金属铱多孔材料的孔隙率、微观结构、孔隙特征及孔隙分布等方面进行了研究。研究表明,该金属铱多孔材料由粉体颗粒和孔隙组成,其内部孔隙相互连通构成复杂的三维结构;孔隙率约为16.93%,有98.7%的孔隙孔径为0.002~0.05μm,1.3%的孔径为0.05~0.46μm;根据多孔材料微过滤理论及气体中微粒捕集理论(不考虑多孔材料厚度),该金属铱多孔材料对粒径不小于0.46μm粉体颗粒过滤效率达100%,且不受气体流速的影响;对粒径小于0.46μm的粉体颗粒,当气体流速不大于5.28m/s时,过滤效率同样达100%,而当气体流速大于5.28m/s时,则会有部分粉体颗粒通过。多孔材料微过滤理论及气体中微粒捕集理论可为多孔材料过滤性能评价提供参考,该金属铱多孔材料也可用于放射性同位素材料的气-固分离。     

不锈钢过滤材料的过滤特性

利用混合标准粒子和邻苯二甲酸二辛酯（DOP）多分散气溶胶,采用扫描迁移粒径仪分析气溶胶全粒径谱,作为测定各级粒径过滤效率的方法,对几种不锈钢过滤材料进行过滤特性研究。研究结果表明,对于多分散气溶胶,不同孔径和性质的金属滤材的最大透过粒径D_max是不同的,D_max随滤材过滤孔径的增大而变大;在1～3cm/s滤速区间内,滤材的效率随滤速的增加而降低,且滤材的D_max随滤速的增加向小粒径方向移动。不锈钢滤材串级过滤时表现出各级滤材的效率依次降低,但串级过滤的总过滤效率仍随级数的增加而增大;实验还证明,滤速一定时,相同滤材串级过滤并不会改变过滤器的D_max,但观察到串级过滤各级单级效率的D_max有随级数的增加向大粒径方向移动的现象。     

PP-K_2型丙纶过滤材料性能的研究

为了研究放射性作业条件下高效的呼吸道个人防护用具,对过滤材料除应具有过滤效率高、呼吸阻力小、抗拉强度好以及价格便宜外,根据现场的复杂条件,还应具有耐温、湿、酸、碱、有机溶剂以及耐辐照等理化特性。为此,我们于1979年在上海纺织科学院的大力协助下,开展了对丙纶过滤材料的小样研制工作,在1980年和上海第一制毡厂进行了丙纶过滤材料的大样研制工作。经一年多的努力,初步研制出一种“PP-K_2”型丙纶过滤材料。     

溶剂过滤材料的筛选及其性能研究

采用某厂生产用15％TBP-煤油作基础有机相,添加工业纯TBP配制成30％TBP-煤油溶液,然后,分别萃取铀、锆并制成含铀、锆、HDBP和人工粒子等的模拟有机相,将该有机相用碳酸钠、氢氧化钠溶液洗涤后制成模拟料液。用此料液进行过滤材料的筛选。在筛选试验基础上,进行放大试验。放大试验相当于中试规模的1/7～1/9。试验结果表明缠绕式玻璃纤维滤芯和缠绕式脱脂棉滤芯可作为深层过滤的首选材料。其中,玻璃纤维滤材已在后处理厂实际使用过,具有良好的耐辐照性能。脱脂棉滤芯的耐辐照性能需要在实际使用中进一步考验。烧结不锈钢滤芯可作为表层过滤的候选材料。     

几种多孔材料分析优选及其吸附氙的条件研究

在发生裂变反应的核设施中会产生放射性稀有气体氙(Xe)等。为保证反应堆的正常运行,须经过净化处理去除Xe等后才能排放,因此需滞留收集Xe等放射性气体。本文针对市售的5种多孔材料,包括颗粒状活性炭、分子筛和活性炭纤维3类,以材料的比表面积、孔容积为指标,结合Xe静态吸附容量,优选出性能较优的Xe吸附剂。研究了进气压力和吸附柱长径比对活性炭吸附Xe的影响,结果显示,活性炭吸附柱长径比为17∶1时,吸附性能最好。     

SAXS在溶胶—凝胶法制备多孔材料研究中的应用

小角X射线散射（SAXS）是一种有效的、重要的亚微结构分析手段。本介绍了SAXS的基本原理、实验方法和数据处理方法尤其是对于非理想两相体系的解析方法及其在溶胶－凝胶法制备多孔材料研究中的应用。     

多孔纳米钡铁氧体制备及其吸附铀的性能研究

以硝酸铁和硝酸钡为原料、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为表面活性剂,采用溶胶 凝胶与自蔓延燃烧法相结合制备多孔纳米钡铁氧体,利用X射线衍射、扫描电镜与振动样品磁强计表征产物的组成、形貌与磁性能;采用静态实验法研究多孔纳米钡铁氧体对含铀废水中铀的吸附性能,探讨溶液pH、吸附温度与振荡吸附时间对吸附容量的影响。结果表明：多孔纳米钡铁氧体的平均粒径为45～65 nm,饱和磁场强度为62.83 emu/g,矫顽力为5 481.0 Oe;当多孔纳米钡铁氧体用量为0.02 g、铀溶液pH为6、振荡吸附时间为30 min、在25 ℃下,多孔纳米钡铁氧体对含铀废水中铀的吸附容量可达921 μg/g。     

辐照改性聚乙烯醇缩甲醛精密过滤材料的制备与性能分析

聚乙烯醇缩甲醛过滤材料具有气孔细微、过滤精度高、通量大、无纤维脱落等特点,在精密过滤领域具有广阔的应用空间。本研究以聚乙烯醇PVA-1799和甲醛为主要原料,季戊四醇三丙烯酸酯为改性剂,利用γ射线辐照技术制备了改性聚乙烯醇缩甲醛(Poly(vinyl formal),PVF)过滤材料,对材料的泡孔结构、力学性能、尺寸稳定性、吸水率、耐水性能及耐油性能进行了测试与表征。结果表明,材料的孔径小于300μm,拉伸断裂强度达到3.01 MPa,撕裂强度达到13.23 MPa;以辐射技术所制备的泡沫材料尺寸稳定性良好,具有更佳的力学性能和耐油耐水性能。采用辐照技术能够简化PVF过滤材料生产工艺,减少无机酸和甲醛用量,减轻环境污染。     

多孔金属膦酸盐及其在轻锕系元素分离领域的应用北大核心CSCD

轻锕系元素的分离在核工业、环境放射化学、核取证等领域均具有举足轻重的地位。固相萃取法是分离轻锕系元素的主要方法之一,其核心在于选择吸附性能优异且物化稳定性优良的吸附剂。多孔金属膦酸盐是由金属中心和有机膦酸配体结合形成的一类无机-有机杂化材料,它们不仅具备比表面积高、活性位点丰富、物化稳定性好等优点,而且膦酸基团对轻锕系元素优异的结合能力赋予其良好的吸附性能,因此有望用作轻锕系元素的吸附剂。本文综述了多孔金属膦酸盐的合成途径与结构,重点关注了此类材料在轻锕系元素分离领域的应用进展,包括金属膦酸盐对轻锕系元素的吸附性能、吸附机理、材料稳定性与实用化处理方法等方面,并对该领域的发展进行了展望。     

白令海和北冰洋海水中铱的阴离子交换预富集-中子活化分析

研究了用阴离子交换预富集 中子活化法测定海水中铱的分析方法。192Ir示踪实验结果表明,在0 05～1 2mol/LHCl介质中,酸度越低越有利于树脂对Ir的吸附;阴离子交换法对pH=1 5的酸化海水中痕量Ir的回收率为89%;聚乙烯瓶和pH=1 5的酸化条件可以长期保存海水中的Ir。在超净实验条件下,用阴离子交换预富集 中子活化法测定了白令海和北冰洋垂直剖面样品中Ir的浓度,结果分别为(0 85～3 58)×10-12g/L(白令海,采集深度为0～3504m)和(1 26～1 97)×10-12g/L(北冰洋,采集深度为25～1900m),试剂空白值为(0 18～0 20)×10-12g/L。     

严重事故下开启双层安全壳环形空间通风过滤系统对缓解放射性向环境释放影响研究

核电站发生严重事故后,安全壳能包容从堆芯释放出的裂变产物,防止向环境的大量释放,但即使在安全壳完好的情况下,仍然会存在一定量泄漏。目前国际上的三代核电机型,大多采用双层安全壳的设计,对裂变产物具有一定的包容、滞留和过滤作用。本文基于我国自主设计的第三代核电机组,结合双层安全壳的设计特点和特定源项分析,对严重事故下双层安全壳之间的环形空间及其通风过滤系统对缓解裂变产物向环境释放的作用进行了定量分析,结果显示双层安全壳及环形空间通风过滤系统能够显著降低放射性气溶胶对环境的释放,对惰性气体也有一定的延缓排放作用。     

无内热源有序饱和多孔介质通道内气液两相流阻力特性研究

对无内热源有序饱和多孔介质内蒸汽-水两相流阻力特性进行了实验研究,在多孔介质通道内蒸汽-水两相受力分析的基础上,结合实验数据,得到了多孔介质内空泡份额及气液两相相间作用关系式,通过分析热工水力特征参数和多孔介质几何特征参数对两相流阻力特性的影响,得到了多孔介质内蒸汽-水两相流阻力关系式。结果表明,本文提出的两相流阻力关系式计算结果与实验结果符合良好,且优于其他关系式。本研究结果为进一步开展含内热源多孔介质内气液两相流阻力及传热特性研究提供了实验技术及理论依据。     

疏松碳涂层密度测量的图像法研究

研究采用图像分析技术测量包覆颗粒的疏松碳涂层密度,包括图像采集硬件和分析软件。通过对颗粒的实际测量和扫描电镜观察,对测量方法的可靠性进行了评价。在分析测量过程中不确定度主要来源的基础上,对不确定度分量及合成不确定度进行了计算。结果表明,本方法具有灵活方便、速度快、维护简单等特点,可直接用于包覆颗粒涂层性能评价。     

Comparison of Precious Metal Catalysts with Hydrophilic Porous Substrate for Tritium Cleanup System

Abstract

Existence of the structure water in the hydrophilic porous substrate can give various effects on tritium behavior in a tritium recovery system consisted of precious metal catalyst bed and adsorption bed because the catalytic isotope exchange reaction or the isotope exchange reaction proceeds besides oxidation reaction or adsorption reaction.

Properties of Pt catalysts loaded on various hydrophilic porous substrate are compared in this study. It is known from experiment that Pt-Alumina catalyst has the largest exchange capacity and that Pt-MS 5A catalyst has the largest total capacity because it has the effective adsorption capacity. For silica gel substrate, certain transport reaction of tritium in the substrate whose rate is rather slower than the rate of isotope exchange reaction is observed and it gives peculiar undesirable quality for silica gel to use in a tritium recovery system.     

Mathematica Programs for the Analysis of Three-Dimensional Pore Connectivity and Anisotropic Tortuosity of Porous Rocks using X-ray Computed Tomography Image Data

Understanding of the transport properties of porous rocks is important for safe nuclear waste disposal because harmful contaminated groundwater can migrate along pore spaces over long distances. We developed three original Mathematica® version 5.2 programs to calculate the transport properties (porosity, pore connectivity, surface-to-volume ratio of the pore space, and anisotropic tortuosity of the pore structure) of porous rocks using three-dimensional (3-D) 8-bit TIFF or BMP X-ray computed tomography (CT) images. The pre-processing program Itrimming.nb extracts a 3-D rectangular region of interest (ROI) from the raw CT images. The program Clabel.nb performs cluster-labeling processing of the pore voxels in the ROI to export volume, surface area, and the center of gravity of each pore cluster, which are essential for the analysis of pore connectivity. The random walk program Rwalk.nb simulates diffusion of non-sorbing species by performing discrete lattice walks on the largest (i.e., percolated) pore cluster in the ROI and exports the mean-square displacement of the non-sorbing walkers, which is needed to estimate the geometrical tortuosity and surface-to-volume ratio of the pore. We applied the programs to microfocus X-ray CT images of a rhyolitic lava sample having an anisotropic pore structure. The programs are available at http://www.jstage.jst.go.jp/browse/jnst/44/9/ and http://staff.aist.go.jp/nakashima.yoshito/progeng.htm to facilitate the X-ray CT approach to groundwater hydrology.