專利名稱:多孔固體介質的電動去污方法
技術領域：
本發明涉及一種多孔固體介質的電動去污方法。
技術背景
具有水泥基體的材料因其復合性質而具有不容忽視的開孔率。
因此，當進入核設施結構中的具有水泥基體的材料需要與溶液中的放射性元素 (液體或氣體形式)接觸時，發現這些材料的深處會被這些放射性元素污染，這些放射性元素在這些材料中擴散，并且可能寄居在距材料表面數厘米處。
在這種情況下，表面去污處理對于去除這些放射性元素完全無效。
在近二十年間，已經開發出使鋼筋混凝土脫氯和再堿化的方法，來限制特別是存在于海洋環境中的氯化物對這些混凝土內部框架的腐蝕，從而保證土木工程結構的耐久性。
如果用于預防或治療目的，那么這些方法由以下步驟組成提取已經擴散到混凝土中的氯化物，和通過將堿性物質擴散到混凝土中，將此混凝土的填隙液的PH值保持或恢復到超過11的值。
氯化物的提取以及堿性物質到混凝土中的擴散都是通過在鋼筋混凝土的內部框架與臨時加到混凝土表層上的外部電極之間施加電流來實現，其中鋼筋混凝土的內部框架起到了陰極的作用，而外部電極則起到陽極的作用。
外部電極與混凝土表層之間的電連續性通過電解液來確保，而所述電解液也用于收集從混凝土提取出來的氯離子，并且提供打算擴散到混凝土中的堿性物質。
考慮到土木工程結構通常具有復雜的構造，這一電解液常常是有機性的潮濕漿料，例如歐洲專利申請公開案第0 398 117號(ΕΡ-Α-0 398 117)中所述的漿料，其為纖維素纖維與堿性溶液的混合物，并在混凝土表層上沉積成一個厚度為5到IOcm的層。通過測量混凝土內部框架與外部電極之間的電阻，有可能評定由漿料中的水蒸發而引起的漿料干燥程度，并預測須用堿性溶液再潤濕纖維素纖維的頻率(平均每2天或3天一次)。
其它使鋼筋混凝土再生的方法由在混凝土表層上長時間施用活性修補砂漿組成，所述活性修補砂漿是由帶堿離子的水硬粘合劑和金屬骨料組成。
在法國專利申請公開案第2 770 839號(FR-A-2 770 839)中發現和描述的此類方法中，水硬粘合劑用作導電漿料，而金屬骨料起到電極的作用。
這一系統的操作無需提供任何外部電流。事實上，由混凝土內部框架與金屬骨料形成的對在導電漿料中形成氧化還原對，由此產生的電流自發加偏壓到此框架和這些骨料，并且這一偏壓會因漿料的相對濕度、砂漿離子的儲備和金屬電荷的消耗而得到維持。環境濕度足以再潤濕導電漿料。
上述方法不能改換成對進入核設施結構的具有水泥基體的材料的去污。
事實上，如EP-A-O 398 117中所述使用有機性電解液將導致回收有機介質中的污染物，這對于處理有機材料的濃度閾值極低的核廢料的系統完全不合適。
3[0015]對于如FR-A-2 770 839中所述使用活性修補砂漿，為了回收污染物，所述活性修補砂漿需要應用剝皮技術，而在核領域中，這些技術難以應用，并且會產生大量的廢料。

發明內容
因此，本發明者設定了一個目標，即提供一種特別適于對進入核設施結構中的具有水泥基體的材料去污的方法，主要原因在于，這種方法除了極有效地提取這些材料中的污染物、尤其放射性元素外，還能夠容易地回收這些污染物，并使其呈適于進入供處理和整理核廢料的一個系統的廢料形式。
本發明者還設定了一個目標，即此方法應易于應用，而且不管需去污的材料的構造和布置如何，結束時都能產生體積盡可能小的廢料。
這些目的和其它目的可借助本發明實現，本發明提出一種多孔固體介質的電動去污方法，其包含
a)將此固體介質中存在的污染物質提取到電解液中，所述電解液基本上是無機凝膠，這一提取步驟是通過在位于固體介質表面和/或固體介質內部的兩個電極之間施加電流來實現，且通過一層凝膠確保這些電極中至少一者與所述固體介質接觸；
b)將含有由此提取的污染物質的凝膠干燥，直到獲得破碎的干燥殘余物，和
c)將由此獲得的干燥殘余物從所述固體介質上去除。
上文和下文所述的“基本上是無機凝膠”是指以質量計，凝膠中所含有機材料不超過10 %，優選不超過5 %，理想地，不超過3 %。
根據本發明，此凝膠可包含分散于以質量計的60 %到90 %呈堿性pH的水相中，以質量計的10%到40%無機或礦物質稠化劑。
無機稠化劑的功能一方面是使凝膠粘附于表面上(無論構造和布置如何)，而另一方面是使凝膠在干燥時形成破碎的干燥殘余物，并易于從此表面分離，其優選為氧化鋁或者氧化鋁與二氧化硅的混合物，在相同溫度和濕度測定條件下，凝膠中存在二氧化硅確實具有使此凝膠的干燥速率相比不存在二氧化硅的情形有所降低的優點。
可用于本發明中的氧化鋁是煅燒氧化鋁、粉碎的煅燒氧化鋁和熱形成的 (pyrogenated)氧化鋁，例如DE⑶SSAAG公司以商品名 Aeroxil (Alu C,Alu 65,Alu 130 等等)銷售的氧化鋁，以及CABOT公司以商品名SpectrAI (51,81或ioo)銷售的氧化
ρ O
但在這些氧化鋁中，優選熱形成的氧化鋁，特別是氧化鋁Aeroxil Alu C，其BET 比表面積為100m2/g。
就二氧化硅而言，其可以是親水性、疏水性、沉淀二氧化硅，例如RHODIA公司的二氧化硅Tixosil (38、73等等)，也可以是熱形成的二氧化硅，例如DE⑶SSA AG公司以商品名Aerosil 銷售的二氧化硅，以及CABOT公司以商品名Cab-o- Sil (M5、H5、EH5等
等)銷售的二氧化硅。
但在這些二氧化硅中，優選熱形成的二氧化硅，特別是二氧化硅Aerosil 380， 其BET比表面積為380m2/g。
根據本發明，不管是否含有二氧化硅，稠化劑在凝膠中所占比例以質量計優選都不超過30%，由此使此凝膠在20°C到30°C溫度和20%到70%相對濕度下具有相對較長的干燥時間，即實際上數天。
當凝膠含有二氧化硅時，二氧化硅在稠化劑中所占比例以質量計宜不超過5 %，不超過甚至更好。
如先前所述，凝膠的水相呈堿性，凝膠中堿的存在實際上具有增加此凝膠的導電性的益處，并且在若干多孔固體介質(例如具有水泥基體的材料)情況下，還能保持和/或恢復這些介質中與凝膠接觸的部分的PH值，從而避免在步驟a)期間發生對凝膠完整性不利并因而損及去污產率的酸堿反應。
此水相優選為無機堿溶液，在此情況下，無機堿宜選自蘇打、苛性鉀、氫氧化鈣、碳酸鉀、碳酸鈉及其混合物，甚至更宜選自蘇打和苛性鉀，其自身的吸濕性也有助于降低凝膠的干燥速率。
不管使用何種堿，水相中存在的堿的濃度優選為每升水相至少3mol，甚至更優選為每升水相至少5mol，經證實，濃度為5到lOmol/L特別適用。
根據本發明，凝膠可另外包含高吸水性聚合物，以便利在步驟a)期間再潤濕此凝膠。
這一聚合物可特別選自ARKEMA公司以商品名Aquakeep 和Norsocryl 銷售
的高吸水性聚合物，以及這些聚合物的混合物，其在凝膠中所占比例以質量計優選不超過1%。
凝膠可另外包含表面活性劑，優選非離子型表面活性劑，以便賦予其流變特性，從而使其易于(例如用噴槍)噴射到墻壁或支柱類型的垂直表面上，或者甚至是噴射到天花板類型的水平表面上，而不會引起任何流散的風險。在凝膠中存在表面活性劑的情況下，也可能控制在步驟b)結束時獲得的干燥殘余物相對于發現其的表面的粘附性，并且控制凝膠破碎所產生的片段的尺寸。
這一表面活性劑可特別選自IFRACHIMIE公司以商品名Ifralan 銷售和BASF公司以商品名Pluronic 銷售的順序共聚物(sequenced copolymer)，以及這些共聚物的混合物，其在凝膠中所占比例以質量計優選不超過5 %，甚至更優選不超過2 %。
根據本發明方法的第一實施例，多孔固體介質包含導電的內部框架，一個電極是由此框架或此框架的一部分形成，而另一電極是由施用于多孔固體介質的表面上或植入此介質中的導電部件形成，在這種情況下，凝膠層只確保所述部件與所述介質接觸。
根據本發明方法的另一實施例，兩個電極是由施用于多孔固體介質的兩個不同表面上的導電部件形成，在這種情況下，凝膠層確保這些部件中每一者都與介質接觸。
根據本發明方法的又一實施例，兩個電極是由植入多孔固體介質中的兩個導電部件形成，在這種情況下，凝膠層確保每一部件都與此介質接觸。
在每一種情況下，凝膠層的厚度都優選為0. 5到2cm，甚至更優選為1到2cm，以便進一步降低凝膠的干燥速率，實際經驗顯示，在相同溫度和濕度測定條件下，由于凝膠沉積形成的層變薄，使得凝膠完全干燥加快。
此外，電極上和/或多孔固體介質上凝膠層的沉積可以利用極為常見的方法進行，例如噴射法，如用噴槍噴射，或者借助于漆刷或砂漿板施用。
鑒于凝膠干燥是以其導電性降低表示，步驟a)可包含一個或一個以上操作，這些操作由利用電解溶液(優選該電解溶液的組成與此凝膠的水相相同)再潤濕凝膠以使此凝膠的導電性恢復到其初始值所組成。但優選對凝膠的配方加以選擇，以避免或至少限制這些操作的次數。
步驟b)中提供的凝膠干燥可以是自然的，即，通過使此凝膠的水相與環境空氣接觸而引起蒸發來進行干燥，或者是強迫的，即，通過提供紅外加熱型熱源，同時不提供任何風扇來進行干燥。在每一種情況下，這一干燥都應進行到獲得的干燥殘余物破碎為止，通常是破碎成毫米尺寸的小片。
隨后可例如通過刷子刷和/或抽吸，來容易地去除由此得到的干燥殘余物。
本發明方法具有許多益處。具體點說
能夠從多孔固體介質中極為有效地提取出在此介質深處發現的污染物質；
能夠很容易地回收這些污染物質；
施用簡單，主要原因在于，這種方法使用了電解液，其一方面易于由市售化學品制備，另一方面使用也很方便，不管須處理的多孔固體介質的構造和布置如何；
最后，由于本發明方法產生的廢料體積小且具有礦物質性質，故適于進入供處理和整理核廢料的一個系統中，而且此過程無需經歷任何預處理。
因此，本發明方法特別適于從進入核設施結構中的具有水泥基體的材料中去除污染，特別是放射性元素(錒系和鑭系元素)，例如銫。
本發明提供的方法是基于通過在位于介質表面和/或植入此介質中的兩個電極之間施加電場，強迫污染物朝向這兩個電極中的一個電極遷移(對于陽離子性物質和大部分中性有機或有機金屬化合物，朝向陰極遷移；而對于陰離子性物質，朝向陽極遷移)，利用該方法，有可能極為有效地從具有混凝土或砂漿型水泥基體的材料中去除存在于這些材料深處的生態型和放射性化學物質(錒系和鑭系元素)。
因此，其特別適用于軍事或工業設施，尤其核設施的拆除，或修復因設施中活動的性質而可能已經受到例如重金屬或放射性金屬等生態型化學物質污染的設施。
然而，本發明方法也可用于在排放到海洋環境中之前，清除掉具有水泥基體的材料外的多孔固體介質的污染，例如地質土壤、沉積物(如港口沉積物)，或者疏浚污泥。
在參照附圖閱讀了下述補充描述后，將更加了解本發明的其它益處和特征。
很明顯，這一補充描述只是用于說明本發明的標的，而決不應解釋為限制此標的。


圖1是本發明方法步驟a)的第一實施例的示意圖。
圖2是本發明方法步驟a)的第二實施例的示意圖。
圖3是本發明方法步驟a)的第三實施例的示意圖。
圖4是說明凝膠水相中存在蘇打或苛性鉀對此凝膠的干燥動力學的影響的曲線圖。
圖5是說明當在電場作用下干燥水相中含有苛性鉀的凝膠時電阻和凝膠質量的時間相關性變化的曲線圖。
圖6是說明凝膠PH對此凝膠的干燥動力學的影響的曲線圖。
圖7是說明凝膠中二氧化硅的存在對此凝膠的干燥動力學的影響的曲線圖。
圖8是說明凝膠沉積厚度對此凝膠的干燥動力學的影響的曲線圖。[0065]圖9是說明當將凝膠用作砂漿去污的電解液時觀察到的此凝膠中銫含量的時間相關性變化的曲線圖。
具體實施方式
首先參看圖1到圖3，這些圖是說明本發明方法步驟a)的三個不同實施例的示意圖。步驟a)為將固體介質中存在的污染物質提取到電解液中。所述電解液基本上是無機凝膠。這一提取步驟是通過在位于固體介質表面和/或固體介質內部的兩個電極之間施加電流來實現，且通過一層凝膠確保這些電極中至少一者與所述固體介質接觸。
上文和下文所述的“基本上是無機凝膠”是指以質量計，凝膠中所含有機材料不超過10 %，優選不超過5 %，理想地，不超過3 %。
如圖1所示，第一實施例可用于對多孔固體介質10去污。多孔固體介質10包含導電內部框架11和自由表面12。導電內部框架11能夠起到電極的作用，并且導電內部框架11的一部分已經制成可極化。自由表面12實質上平行于此框架。
固體介質10例如是一塊鋼筋混凝土或一塊砂漿。
在此情況下，于此先定義凝膠層13，凝膠層13通常厚度為0.5到2cm。將先前定義的凝膠層13施用于表面12上。例如，通過噴涂(如用噴槍噴射)、用漆刷或砂漿板將凝膠層13施用于表面12上。接下來，用導電部件14覆蓋凝膠層13。在此，導電部件14是覆蓋在凝膠層13相對于表面12的另一側表面上。這一導電部件14也能夠起到電極的作用。
在操作條件下，凝膠層13具有兩個功能一方面，是確保多孔固體介質10的表面 12與導電部件14之間的電連續性；另一方面，是在施加于內部框架11與導電部件14之間的電流的作用下，收集和截留朝向此電部部件14遷移的污染物質。
再者，凝膠(凝膠層13)可包含分散于以質量計的60%到90%呈堿性pH的水相中，以質量計的10%到40%無機或礦物質稠化劑。
無機稠化劑的功能一方面是使凝膠粘附于表面上(無論構造和布置如何)，而另一方面是使凝膠在干燥時形成破碎的干燥殘余物，并易于從此表面分離，其優選為氧化鋁或者氧化鋁與二氧化硅的混合物，在相同溫度和濕度測定條件下，凝膠中存在二氧化硅確實具有使此凝膠的干燥速率相比不存在二氧化硅的情形有所降低的優點。
可使用于的氧化鋁可是煅燒氧化鋁、粉碎的煅燒氧化鋁和熱解氧化鋁，例如 DE⑶SSAAG公司以商品名Aeroxil (Alu C、Alu 65、Alu 130等等)銷售的氧化鋁，以及 CABOT公司以商品名SpectrAI (51、81或100)銷售的氧化鋁。
但在這些氧化鋁中，優選熱解氧化鋁，特別是氧化鋁Aeroxil Alu C，其BET比表面積為100m2/g。
就二氧化硅而言，其可以是親水性、疏水性、沉淀二氧化硅，例如RHODIA公司的二氧化硅Tixosil (38、73等等)，也可以是熱解二氧化硅，例如DE⑶SSA AG公司以商品名 Aerosil 銷售的二氧化硅，以及CABOT公司以商品名Cab-o- Sil (M5、H5、EH5等等)銷
售的二氧化硅。
但在這些二氧化硅中，優選熱解二氧化硅，特別是二氧化硅Aerosil 380，其BET 比表面積為380m2/g。
7[0078]根據本發明，不管是否含有二氧化硅，稠化劑在凝膠中所占比例以質量計優選都不超過30%，由此使此凝膠在20°C到30°C溫度和20%到70%相對濕度下具有相對較長的干燥時間，即實際上數天。
當凝膠含有二氧化硅時，二氧化硅在稠化劑中所占比例以質量計宜不超過5 %，不超過甚至更好。
如先前所述，凝膠的水相呈堿性，凝膠中堿的存在實際上具有增加此凝膠的導電性的益處，并且在若干多孔固體介質(例如具有水泥基體的材料)情況下，還能保持和/或恢復這些介質中與凝膠接觸的部分的PH值，從而避免在步驟a)期間發生對凝膠完整性不利并因而損及去污產率的酸堿反應。
此水相優選為無機堿溶液，在此情況下，無機堿宜選自蘇打、苛性鉀、氫氧化鈣、碳酸鉀、碳酸鈉及其混合物，甚至更宜選自蘇打和苛性鉀，其自身的吸濕性也有助于降低凝膠的干燥速率。
不管使用何種堿，水相中存在的堿的濃度優選為每升水相至少3mol，甚至更優選為每升水相至少5mol，經證實，濃度為5到lOmol/L特別適用。
根據本發明，凝膠可另外包含高吸水性聚合物，以便利在步驟a)期間再潤濕此凝膠。
這一聚合物可特別選自ARKEMA公司以商品名Aquakeep 和Norsocryl 銷售
的高吸水性聚合物，以及這些聚合物的混合物，其在凝膠中所占比例以質量計優選不超過1%。
凝膠可另外包含表面活性劑，優選非離子型表面活性劑，以便賦予其流變特性，從而使其易于(例如用噴槍)噴射到墻壁或支柱類型的垂直表面上，或者甚至是噴射到天花板類型的水平表面上，而不會引起任何流散的風險。在凝膠中存在表面活性劑的情況下，也可能控制在步驟b)結束時獲得的干燥殘余物相對于發現其的表面的粘附性，并且控制凝膠破碎所產生的片段的尺寸。
這一表面活性劑可特別選自IFRACHIMIE公司以商品名Ifralan 銷售和BASF公司以商品名Pluronic 銷售的順序共聚物(sequenced copolymer)，以及這些共聚物的混合物，其在凝膠中所占比例以質量計優選不超過5 %，甚至更優選不超過2 %。
如從圖1中可以看出，優選地，導電部件14具有貫穿其上的孔15，以便使操作人員能夠看到凝膠層13，并且必要時，允許操作人員在操作條件下透過這些孔來容易地再潤濕此凝膠層13。前述的操作條件例如通過噴射電解溶液。其中，電解溶液的組成典型地與凝膠層13的水相相同。
另外，導電部件14通常是帶有例如不銹鋼、鉬、鈦等材質的金屬網格的板。
通過實現根據圖1中所說明實施例的步驟a)對多孔固體介質10去污特別容易。
事實上，將內部框架11和導電部件14連接到電源16足以加偏壓到此框架和此部件(一個是陽極而另一個是陰極)，由此開始電動去污處理。
當然，這一偏壓應根據打算從多孔固體介質10中提取出的污染物質而適當地選擇。
因此，如果打算從多孔固體介質10提取的污染物質是陽離子性物質(帶正電荷)， 例如重金屬和放射性元素，那么內部框架11受偏壓作為陽極，而導電部件14受偏壓作為陰極。放射性元素例如錒系和鑭系元素，例如銫。
另一方面，如果打算從多孔固體介質10提取的污染物質是陰離子性物質(帶負電荷)，例如氯離子、氟離子和硫離子，那么內部框架11受偏壓作為陰極，而導電部件14受偏壓作為陽極。
施加到內部框架11和導電元件14的電流可以是直流或脈沖電流。優選地，內部框架的電流密度不應超過5A/m2，以避免發生任何材料降解。
凝膠(凝膠層13)的干燥情況不僅可以借助導電部件14的孔15得到直觀了解， 而且還可以通過跟蹤測量兩個電極(內部框架11/導電部件14)端子的電阻來了解。
此電阻明顯增加表示凝膠干燥，并因此凝膠導電性不足。利用透過孔15噴射電解溶液，則有可能使凝膠的導電性恢復到其初始值。
當達到去污要求時，或當凝膠中污染物質飽和時，使凝膠層13干燥，直到得到破碎的干燥殘余物。通常，干燥殘余物是破碎成毫米尺寸的小片。在此，使用的干燥方式可以是自然干燥(通過使凝膠水相與環境空氣接觸來進行簡單蒸發)或強迫干燥(通過提供紅外加熱型熱源)。
在去除導電部件14后，接著可例如通過用刷子刷此表面12，和/或通過抽吸干燥殘余物，從表面12上容易地去除此干燥殘余物。
舉個例子，為了去除鋼筋混凝土塊中放射性元素引起的污染，可使用絲網作為內部框架。此絲網具有介于3. 5cm與4cm之間的篩孔，由測量直徑為8mm的鐵棒形成、且借助鐵絲在各節點上連接在一起而形成。于此例子
-此鋼筋混凝土塊的內部框架作為陽極；
-一層2cm厚的凝膠(以下稱凝膠層)作為電解液，且此凝膠層以質量計包含 23. 7%氧化鋁Aeroxil Alu C、二氧化硅Aerosil 380和5M苛性鉀溶液；
-鈦板作為陰極，且此鈦板具有貫穿鈦板而形成測量直徑為8mm的圓孔，且彼此之間間隔3mm，和
-內部框架的平均電流密度為2A/m2。
現參看圖2，其示意性說明了本發明方法步驟a)的第二個實施例，這一實施例與先前一個實施例的唯一不同之處在于，施加電流至多孔固體介質20所需的兩個電極(25和 26)都是外加到此固體介質20上的。
第二個實施例通常用于對多孔固體介質20去污，這一固體介質20不含任何導電內部框架，而是包含兩個相對的自由表面21和22。在這兩個自由表面21和22上可分別外加兩個適于起到電極作用的導電元件25和26。
此固體介質例如是一塊非鋼筋混凝土或一塊砂漿。
在此情況下，將如同前文定義的凝膠層23和M施加到各自對應的表面21和22 上，隨后，凝膠層23和M中每一者用各自對應的導電元件25和沈覆蓋。
為了與于前文所提到針對圖1中所示的導電元件14同樣的原因，這些導電元件25 和沈優選地具有貫穿其而形成的孔27。
通過進行根據本實施例的步驟a)來對多孔固體介質去污的原理與圖1中所說明的實施例相同，但其利用了兩個導電元件25和沈的可極性，使得可選擇加偏壓到這些的元件25和沈，而使其中一個作為陽極而另一個作為陰極，不依賴于從此固體介質20提取的污染物質的帶電情況。
再參看圖3，其示意性說明了本發明方法的步驟a)的第三個實施例。
第三個實施例通常可用于對下述的固體介質30去污
*多孔固體介質30，其不含任何導電內部框架，而且也不具有可附接導電元件的兩個自由表面，例如地質土壤；
*或者多孔固體介質30的非常小范圍的區域，例如在偶然污染后，且不管此介質是否包含導電內部框架；
*又或者多孔固體介質30的一個區域，其包含導電內部框架，但其中污染的深度超過此導電內部框架的涂層的厚度。
在每一種情況下，將兩個燭形電極31和32植入多孔固體介質30中，任選地，分別植入至在出于此目的而，例如借助于鉆芯(corings)，事先布置的二容座(housings)中，同時位于固體介質3須去污的區域的任二側上。
通過凝膠層33和34確保電極31和32與包圍這兩個電極31和32的多孔固體介質30之間的電連續性。這兩個凝膠層33和34是在電極31和32植入之前沉積到電極31 和32的表面上，或是沉積到準備來接收這些電極31和32的容座的壁上。
進行根據本實施例的步驟a)來對多孔固體介質去污的原理與圖2中所說明實施例相同，但干燥和去除凝膠(干燥殘余物)的步驟是在已經從固體介質中去除電極之后進行。
實驗結果
以下實例中所用的凝膠都是使用相同的程序制備。
所述程序由以下步驟組成將稠化劑(Aeroxil Alu C，或Aeroxil Alu C氧化鋁與Aerosil 380 二氧化硅的混合物)倒入水中，或者必要時倒入在機械攪拌(攪拌速率介于600與SOOrpm之間)下的蘇打或苛性鉀溶液中，以及持續攪拌由此得到的混合物 2到5分鐘，由此獲得均勻凝膠。
實例1
本實例討論若干參數對在本發明方法中用作電解液的凝膠的干燥動力學的影響。
*在凝膠的水相中存在蘇打或苛性鉀的影響
圖4以曲線形式說明了三種凝膠的干燥動力學(S卩，質量損失率與干燥時間的關系)，這三種凝膠在下文中分別稱為凝膠A、B和C，其包含
-凝膠A以質量計，23. 7% Aeroxil Alu C氧化鋁和76. 3%水；
-凝膠B 以質量計，23. 7 % Aeroxil Alu C 氧化鋁和 76. 3 % 5M KOH 溶液；
-凝膠C 以質量計，23. 7% Aeroxil Alu C 氧化鋁和 76. 3% 5M NaOH 溶液。
獲得的這些干燥動力學都是針對在22°C和60%相對濕度下厚度為2mm的凝膠層。
如圖4中所示，凝膠的干燥速率因此凝膠水相中蘇打或苛性鉀的存在而明顯降低。
事實上，由于這些堿具有吸濕性，使得蒸發凝膠水相的過程與由所述水相中存在蘇打或苛性鉀引起的水再吸收過程之間出現競爭，從而有可能延緩獲得表示凝膠中所含自由水完全消除的穩定狀態。
因此，其水相含有苛性鉀或蘇打的凝膠傳導電流的時間比其水相僅由水形成的凝膠長。
通過在22°C和60%相對濕度下，于8mA電場強度作用下，干燥厚度為2mm的凝膠層B，并跟蹤測量電阻和這些層的質量隨時間的變化，尤其確定了這一點。
事實上，如圖5中所示，其顯示了此實驗的結果，即凝膠電阻且因此其導電性被證實在干燥期間極為穩定。
這一點特別值得關注，因為只要凝膠沒有完全干燥，就能保證均一的操作條件。
*凝膠pH值的影響
圖6以曲線形式說明了四種凝膠的干燥動力學，這四種凝膠在下文中分別稱為凝膠D、E、F和G，其包含
-凝膠D 以質量計，23. 7% Aeroxil Alu C 氧化鋁和 76. 3% IM NaOH 溶液；
-凝膠E 以質量計，23. 7% Aeroxil Alu C 氧化鋁和 76. 3% 5M NaOH 溶液；
-凝膠F 以質量計，23. 7 % Aeroxil Alu C 氧化鋁和 76. 3 % IOM NaOH 溶液；
-凝膠G 以質量計，23. 7% Aeroxil Alu C 氧化鋁和 76. 3% IOM KOH 溶液。
獲得的這些干燥動力學都是針對在22°C和60%相對濕度下厚度為2mm的凝膠層。
圖6顯示
-一方面，對于指定的堿，凝膠干燥速率始終較慢，因為此堿的濃度較高，以及
-另一方面，可能通過作用于凝膠的堿度來調節此凝膠的干燥速率，并使此速率盡可能適應去污處理的持續時間。
因此，對于具有水泥基體的材料的去污(其中提取動力學持續數周，通常2到4 周)，將優選使用具有極高蘇打或苛性鉀濃度的凝膠，以便盡可能地限制再潤濕此凝膠的操作次數。
*凝膠中存在二氧化硅的影響
圖7以曲線形式說明了兩種凝膠的干燥動力學，這兩種凝膠在下文中分別稱為凝膠I和J，其包含
-凝膠I以質量計，23. 7% Aeroxil Alu C氧化鋁和76. 3%水；
-凝膠J 以質量計，23. 5% Aeroxil AlU C 氧化鋁、Aerosil 380 和
75.5%水。
獲得的這些干燥動力學都是針對在22°C和60%相對濕度下厚度為2mm的凝膠層。
本圖顯示，凝膠中存在二氧化硅也有助于降低此凝膠的干燥速率。
*凝膠沉積厚度的影響
圖8以曲線形式說明了針對包含以質量計的23. 7% Aeroxil Alu C氧化鋁和
76.3%水且沉積厚度為0. 2cm或1. 5cm的凝膠層所獲得的干燥動力學。
這些干燥動力學都是在22°C和60%相對濕度下得到。
本圖顯示，凝膠層本身的厚度也有助于降低此凝膠的干燥速率。
實例2:
進行有關對經銫污染的砂漿去污的測試
-根據圖1中所說明的實施例，利用下述組成之凝膠提取砂漿中的銫；
-此凝膠包含以質量計的23.5% Aeroxil AlU C氧化鋁和76. 3% 5MNa0H溶液， 以及[0160]-在以下參數進行凝膠層沉積有0.5cm的厚度；使用電極為2A/m2 (每平方米2 安培)的電流密度的內部框架的電極；溫度為22°C ；相對濕度為60%。
進行260小時提取。在此提取過程的不同時段獲取凝膠樣品，隨后在實驗室環境條件下進行自然干燥，并測定其銫和鋁含量。
圖9顯示干燥凝膠中銫含量比鋁含量的比率相對于銫提取持續時間的時間相關性變化。
引用的參考文獻 [1]ΕΡ-Α-0398 117 [2JFR-A-2770 839
權利要求
1.一種多孔固體介質的電動去污方法，其特征在于，包含a)將固體介質中的污染物質提取到電解液中，其中所述電解液是無機凝膠，所述提取步驟是通過在位于所述固體介質表面和/或所述固體介質內部中的兩個電極之間施加電流來實現，且通過所述無機凝膠確保所述電極中至少一個與所述固體介質接觸；b)將含有提取到的所述污染物質的所述無機凝膠干燥，直到獲得破碎的干燥殘余物；和c)將由步驟b)中所述干燥步驟獲得的所述干燥殘余物從所述固體介質上去除。
2.根據權利要求
1所述的方法，其特征在于，所述無機凝膠包含分散于以質量計的 60%到90%呈堿性pH的水相中，以質量計的10%到40%無機稠化劑。
3.根據權利要求
2所述的方法，其特征在于，所述無機稠化劑為氧化鋁或者氧化鋁與二氧化硅的混合物。
4.根據權利要求
3所述的方法，其特征在于，所述無機稠化劑為熱形成的氧化鋁或者熱形成的氧化鋁與二氧化硅的混合物。
5.根據權利要求
2至4所述的方法，其特征在于，所述無機稠化劑在所述無機凝膠中所占比例以質量計不超過30%。
6.根據權利要求
2至5所述的方法，其特征在于，所述無機凝膠的無機水相是無機堿溶液，所述無機堿選自蘇打、苛性鉀、氫氧化鈣、碳酸鉀、碳酸鈉和其混合物。
7.根據權利要求
6所述的方法，其特征在于，所述無機堿為蘇打或苛性鉀。
8.根據權利要求
6或7所述的方法，其特征在于，所述水相中存在的所述無機堿的濃度為每升水相至少3mol。
9.根據權利要求
2至8所述的方法，其特征在于，所述凝膠另外包含高吸水性聚合物和 /或表面活性劑。
10.根據權利要求
1至9所述的方法，其特征在于，所述多孔固體介質包含導電內部框架，所述電極其中一個是由所述導電內部框架或所述導電內部框架的一部分形成，而所述電極其中另一個是由施用于所述多孔固體介質的表面上或植入所述多孔固體介質中的導電元件形成，且所述無機凝膠只確保所述導電元件與所述多孔固體介質的接觸。
11.根據權利要求
1至9所述的方法，其特征在于，所述電極由施用于所述多孔固體介質的兩個不同表面上的兩個導電元件形成，且所述凝膠確保所述導電元件中每一者與所述多孔固體介質的接觸。
12.根據權利要求
1至9所述的方法，其特征在于，所述電極由植入所述多孔固體介質中的兩個導電元件形成，且所述無機凝膠確保所述導電元件中每一者與所述多孔固體介質的接觸。
13.根據前述權利要求
中任一權利要求
所述的方法，其特征在于，所述無機凝膠的厚度為 0. 5cm 到 2cm。
14.根據前述權利要求
中任一權利要求
所述的方法，其特征在于，所述多孔固體介質是具有水泥基體的材料。
15.根據前述權利要求
中任一權利要求
所述的方法，其特征在于，所述污染物質是放射性元素。
專利摘要
一種多孔固體介質的電動去污方法包含a)將固體介質中存在的污染物質提取到電解液中，電解液基本上是無機凝膠，提取是通過在位于固體介質表面和/或內部中的兩個電極之間施加電流來實現，凝膠確保這些電極中至少一者與固體介質接觸；b)將含有由此提取的污染物質的凝膠干燥，直到獲得破碎的干燥殘余物，和c)將由此獲得的干燥殘余物從固體介質上去除。其可應用于具有水泥基體的材料的去污，特別適用于軍事或工業設施，尤其核設施的拆除，或可能已經受到生態型或放射性化學物質污染的設施的修復；清除地質土壤、沉積物和污泥的污染。
文檔編號G21F9/30GKCN102171165SQ200980139167
公開日2011年8月31日 申請日期2009年10月1日
發明者弗雷德里克·屈埃, 阿克塞爾·德納代 申請人:原子能與替代能源委員會導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan