[发明专利]用于放射性气溶胶净化的改性竹浆纤维驻极体材料的制备及应用

说明书

本发明公开了一种用于放射性气溶胶净化的改性竹浆纤维驻极体材料的制备及应用，包括：将竹浆纤维依次经过碱活化处理和氧化剂氧化，然后与胺类化合物溶液进行反应，得到改性竹浆纤维；将改性竹浆纤维分散于乙基纤维素溶液中形成悬浮液，并将其转移至模板中，冷冻干燥，得到改性竹浆纤维气凝胶；将改性竹浆纤维气凝胶进行电晕极化，得到改性竹浆纤维驻极体材料。本发明采用天然竹浆纤维为原料，具有资源丰富、可再生、成本低廉、可降解等优点；制备的改性竹浆纤维驻极体材料具有一定的储电性能，在120h后其表面电位值仍高于0.22kV，且其净化性能高。本发明的制备方法操作简单、成本低廉，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及功能高分子材料制备领域，具体为一种用于放射性气溶胶净化的改性竹浆纤维驻极体材料的制备及应用。

背景技术

随着全球对能源需求的迅速增加，核能基于其安全、清洁、低的温室气体排放量和价格经济等优点已经吸引了全世界的广泛关注。然而，在核材料生产、加工，核设施运行与维护，以及核设施退役处理等过程中，均可能在工作场所密闭空间范围形成放射性气溶胶。放射性气溶胶是含有放射性核素的固体或液体微粒在空气或气相环境中分散悬浮所形成的胶体分散体系，易通过呼吸系统进入人体，较难从人体中排出，是造成核电厂工作人员内照射危害的主要来源。因此，有效解决放射性气溶胶的处理问题具有重要意义。

目前放射性气溶胶的净化技术可分为干法净化技术和湿法净化技术两类，其中干法净化技术主要包括物理过滤法和静电捕集法；湿法净化技术主要包括鼓泡洗涤、雾化固定、加压溶气气浮以及氧化电场捕集等方法。传统的纤维滤纸物理过滤具有净化效率高、技术成熟、原料成本低等优点，但是高的过滤效率往往伴随着较大的空气阻力，且滤纸材料脆弱，不适用于湿度较高工况，同时使用后的过滤介质(纤维滤纸)会产生大量放射性固体废物；金属纤维高效过滤器显著提高了滤材的强度及耐酸碱性，也可以多次使用，但是成本较高，无法大量使用；干法静电捕集技术的能耗较高、效率较低，有待进一步优化提高；湿法处理放射性气溶胶的技术具有放射性固体废物产生量小、使用寿命长等特点，但湿法技术通常需要引入外部动力，系统较为复杂，技术成熟度较低，工程化应用案例少，需要对其进行更深入的研究。然而，如果能将静电捕集技术与传统过滤技术相结合，即使纤维表面携带电荷，依靠纤维的机械截留和静电捕获的协同作用，可在不影响过滤效率的情况下，降低纤维的堆积密度，从而降低压差并减少放射性固体废物的形成。这种利用纤维的静电作用捕获气溶胶的材料称为驻极体过滤材料，因其高效低阻以及抗菌性等，目前主要应用于非放空气净化领域。因此，开发用于工作场所等密闭空间范围内的放射性气溶胶净化的驻极体纤维材料具有广阔的应用前景。

目前，驻极体材料的制备主要以聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙二醇等难生物降解的石油基高分子材料为原材料，更换后会成为二次污染物。因此开发一种具有经济效益和环境友好的驻极体纤维材料具有广阔的应用前景。

竹浆纤维是天然的纤维素纤维，具有资源丰富、可再生、成本低廉、可降解等优点，是理想的生物基驻极体候选材料，但是竹浆纤维的电荷储存稳定性及气溶胶净化性能较差，因此需对其进行改性，但是经改性后的竹浆纤维长径比较小，形成的纤维气凝胶强度低，现有技术中没有相关的将改性后的竹浆纤维制备驻极体材料的报道。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于放射性气溶胶净化的改性竹浆纤维驻极体材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将竹浆纤维依次经过碱活化处理和氧化剂氧化，然后与胺类化合物溶液进行反应，得到改性竹浆纤维；

步骤二、将改性竹浆纤维分散于乙基纤维素溶液中形成悬浮液，并将其转移至模板中，冷冻干燥，得到改性竹浆纤维气凝胶；

步骤三、将改性竹浆纤维气凝胶进行电晕极化，得到改性竹浆纤维驻极体材料。