選擇蛭石、粘土、NorchaPetrobondpolymer3類材料作為泵油的吸附劑，實(shí)驗(yàn)研究了它們的吸附性能，包括吸附劑的吸油率、吸附速度、滲油率、體積膨脹率與抗壓能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用油質(zhì)比為1的膨脹蛭石、油質(zhì)比為0.3的云南高嶺土以及油質(zhì)比為3的N910吸附泵油，3個(gè)月后的累計(jì)滲油率分別為0.482%、0.263%和0.047%，滲油率較低，并能滿足0.3MPa的壓力的要求，穩(wěn)定性能好。最后經(jīng)綜合考慮，推薦采用膨脹蛭石或NorchaPetrobondN910作為含氚泵油的吸附劑。

　　隨著核科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，科研生產(chǎn)中產(chǎn)生了越來(lái)越多的含氚廢物，主要包括氚化廢水、含氚廢有機(jī)溶液、氚污染固體廢物。有機(jī)物中的碳?xì)浠�合物的氫被氚通過(guò)交換而取代，從而形成了含氚有機(jī)廢液，氚處理設(shè)施運(yùn)行與維護(hù)過(guò)程中產(chǎn)生的真空泵和葉片泵泵油即是其中一種。這樣的廢物在貯存期間是不安全的，液體中的有機(jī)物會(huì)增加水的滲透性，而且為滿足處置要求，含氚有機(jī)廢液的包裝體積非常大。另外有機(jī)廢液的高化學(xué)毒性和低閃點(diǎn)易燃特性，也給它們的貯存與處置增加了困難。

　　針對(duì)含氚廢泵油的處理方法主要有以下四種：(1)再處理；(2)長(zhǎng)期貯存；(3)氧化焚燒；(4)固定和包裝。其中，將含氚廢泵油混合進(jìn)或吸附到固體基材中，不僅能使油與容器壁隔離，而且能夠最小化含氚液向環(huán)境的滲透和散逸(在包裝容器可能破裂的情況下)，便于后續(xù)的廢物管理，保證廢物的最安全整備，是處理含氚廢泵油最常用的方法之一。在退役活動(dòng)中對(duì)含氚廢泵油的吸附處理已經(jīng)累積了部分經(jīng)驗(yàn)，但是對(duì)于不同吸附劑的吸油率、吸附速度、滲油率、體積膨脹率、長(zhǎng)期穩(wěn)定性等方面還缺乏深入具體的研究。本文對(duì)幾種常用以及有應(yīng)用前景的吸附材料的吸附性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和論證，最終選定合適的吸附劑，解決退役工程中所遇到的這一難題。

1、實(shí)驗(yàn)

　　1.1、吸附材料

　　蛭石，在800~1000℃下焙燒生成的一種質(zhì)地疏松的膨脹蛭石；酸改性蛭石，將蛭石磨細(xì)至粒度<150μm，按1mol/LHCl(5g蛭石/100mL溶液)加熱至83℃，恒溫?cái)嚢?h后沖洗，在60℃條件下烘干，即得酸改性蛭石；NocharPetrobondpolymer，美國(guó)太平洋世界貿(mào)易公司提供的新型吸附劑，實(shí)驗(yàn)型號(hào)為N910；由于粘土顆粒具有很大的表面積與表面能，所以許多粘土都是良好的吸附劑，實(shí)驗(yàn)選用的云南高嶺土、內(nèi)蒙粘土由西南科技大學(xué)提供，主要成分見(jiàn)表1、表2。

表1 云南高嶺土成分組成

表2 內(nèi)蒙粘土成分組成

　　1.2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法

　　1.2.1、吸附實(shí)驗(yàn)

　　吸附過(guò)程攪拌與否，吸附劑加入方式不同，導(dǎo)致生成的固定體性質(zhì)不同，不適合比較實(shí)驗(yàn)。為了研究的目的，吸附樣品準(zhǔn)備為：將真空泵油加入到吸附劑中，攪拌均勻，靜置24h后，進(jìn)行游離液體測(cè)試并指壓判斷樣品的干燥程度。游離液體測(cè)試采用錐形濾漆篩進(jìn)行油漆過(guò)濾測(cè)試(paintfiltertest)，這是一種用于測(cè)定是否含有未吸附的游離液體的簡(jiǎn)單方法：吸附樣品被置于60目濾漆篩上5min，如果沒(méi)有觀察到液體通過(guò)濾漆篩，那么樣品就被認(rèn)為通過(guò)了測(cè)試[9]。實(shí)驗(yàn)中我們將測(cè)試時(shí)間延長(zhǎng)至24h以更好的判斷吸附劑的飽和吸油量。

　　1.2.2、滲油率實(shí)驗(yàn)

　　按照通過(guò)游離液體測(cè)試的吸附比率配置樣品，鋪于尼龍濾網(wǎng)上，濾網(wǎng)下墊有濾紙，置于密閉容器中。分別在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始的第1、4、7、12、20、30天時(shí)取出濾紙，稱量濾紙重，記錄濾紙的質(zhì)量變化情況，計(jì)算不同吸附樣品中油隨時(shí)間的滲出率。同時(shí)選取低滲油率樣品進(jìn)行長(zhǎng)期穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)。

　　1.2.3、抗壓實(shí)驗(yàn)

　　經(jīng)過(guò)對(duì)吸附比與滲油率的評(píng)定，按照性能穩(wěn)定的油質(zhì)比配置吸附樣品，待完全干燥后分別測(cè)試它們?cè)?.1MPa、0.2MPa、0.3MPa下有無(wú)油滲出，判斷樣品可用于包裝入容器的吸附比。

2、結(jié)果與討論

　　2.1、蛭石吸附性能

　　2.1.1、吸附比

　　由于粒度較小的蛭石比表面積大，絕對(duì)吸油量大，用分子篩將蛭石篩分為40~60目。膨脹蛭石與酸改性蛭石吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3、表4。從表3、4中可以看出，膨脹蛭石在油質(zhì)比(質(zhì)量比)為1.5的條件下有游離液體滲出。經(jīng)過(guò)酸改性，蛭石在油質(zhì)比為0.8的條件下即不能通過(guò)游離液體測(cè)試。膨脹蛭石吸附效果明顯優(yōu)于酸改性蛭石。

表3 膨脹蛭石吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　2.1.2、滲油率

　　按照油質(zhì)比0.5、0.8、1.0、1.2、1.4配置膨脹蛭石吸附樣品進(jìn)行滲油率實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。酸改性蛭石吸附效果較之膨脹蛭石降低，不再對(duì)其進(jìn)行滲油率實(shí)驗(yàn)。由圖1可見(jiàn)，滲油率有隨時(shí)間增大的趨勢(shì)，并逐漸趨于平衡。油質(zhì)比越高，累計(jì)滲油率越大。1、2號(hào)樣品吸附效果非常好，在油質(zhì)比為1的條件下也很穩(wěn)定。4、5號(hào)樣品在前12天滲油率增長(zhǎng)平緩，然后有一個(gè)明顯的增長(zhǎng)階段，這可能是因?yàn)槌浞只旌虾蟮慕咏�飽和吸附的固定體，仍有少量處于游離態(tài)的油在較長(zhǎng)的放置時(shí)間下逐漸析出，之后再析出已吸附的油，最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

表4 酸改性蛭石吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　2.2、粘土吸附性能

　　2.2.1、吸附比

　　云南高嶺土與內(nèi)蒙粘土的吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5、表6。從表中可以看出，云南高嶺土在油質(zhì)比為0.8的條件下有游離液體滲出，內(nèi)蒙粘土在油質(zhì)比為0.4的條件下即有游離液體滲出。兩種粘土對(duì)油的最大吸附比率都較低，且樣品不夠干燥。特別是內(nèi)蒙粘土，吸附效果差，不宜用作油吸附劑。

表5 云南高嶺土吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　2.2.2、滲油率

　　按照油質(zhì)比0.3、0.5、0.6配置云南高嶺土吸附樣品進(jìn)行滲油率實(shí)驗(yàn)。油質(zhì)比0.7雖通過(guò)游離液體測(cè)試，但在輕輕的指壓下即有油滲出，故此樣品不再進(jìn)行滲油率實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。從圖中可以看出，滲油率隨時(shí)間而增大，并且累計(jì)滲油率逐漸趨于穩(wěn)定。當(dāng)油質(zhì)比達(dá)到0.6，油在短時(shí)間內(nèi)即從固定體中滲出，較之1、2號(hào)樣品滲油率顯著增大。可見(jiàn)，油在云南高嶺土的表面附著能力差。

表6 內(nèi)蒙粘土吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　2.3、N910吸附性能

　　NocharPetrobondN910吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。從表中可知，N910吸油量大，當(dāng)油質(zhì)比為5時(shí)才出現(xiàn)游離態(tài)的油。吸附油后體積膨脹，膨脹程度隨吸油量增多而增大。油質(zhì)比為4時(shí)，體積膨脹率為100%。形成的固定體蓬松，壓實(shí)后吸附劑較吸附前體積增加3%~5%左右。1、2號(hào)樣穩(wěn)定無(wú)滲出，3、4號(hào)樣滲出率很低，一個(gè)月后油的累計(jì)滲出率僅分別為0.019%和0.025%。

表7 N910吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　2.4、長(zhǎng)期穩(wěn)定性

　　經(jīng)過(guò)初期滲油率實(shí)驗(yàn)后，選取蛭石樣品1、2、3、4號(hào)，云南高嶺土樣品1、2號(hào)，N910樣品1、2、3、4號(hào)，進(jìn)行長(zhǎng)期滲油率實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。從表中可知，除膨脹蛭石4號(hào)樣品與云南高嶺土2號(hào)樣品外，其他所選樣品滲油率低，約3個(gè)月后不再有油滲出，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。

表8 吸附固定體的長(zhǎng)期滲油率

　　2.5、抗壓性能

　　含氚廢泵油采用吸附劑吸附固定后，包裝進(jìn)高密度聚乙烯桶。在處置期間，包裝桶內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一定的壓力。配置油質(zhì)比0.5、0.8、1.0、1.2的膨脹蛭石樣品，油質(zhì)比0.3、0.5的云南高嶺土樣品，以及油質(zhì)比1、2、3、4的N910樣品，待完全干燥后(靜置15d)分別測(cè)試它們的抗壓性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。從表中可知，膨脹蛭石與N910的吸附樣品抗壓性能較好，它們的1~3號(hào)樣品均能滿足承受0.3MPa壓力的要求。當(dāng)油質(zhì)比為0.5時(shí)，云南高嶺土在0.1MPa條件下即有油漏出，抗壓性能不佳。

表9 吸附固定體的抗壓強(qiáng)度

3、結(jié)論

　　為了達(dá)到安全處置的要求，吸附劑應(yīng)能滿足以下四個(gè)條件：(1)較快的吸附速度；(2)固定體干燥；(3)浸油率低；(4)能承受0.3MPa的壓力。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知：油質(zhì)比為1的膨脹蛭石、油質(zhì)比為0.3的云南高嶺土以及油質(zhì)比為3的N910可以用作含氚廢泵油吸附劑。其中，N910性能最佳，但價(jià)格較為昂貴，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下推薦使用；云南高嶺土價(jià)格最低廉，不過(guò)吸附比很低，吸附固定體也不夠穩(wěn)定；當(dāng)膨脹蛭石的油質(zhì)比≤1時(shí)，適用于吸附固定含氚廢泵油。