×
10.02.2013
216.012.2360

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ БЛОЧНО-ЯЧЕИСТЫХ ФИЛЬТРОВ-СОРБЕНТОВ ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ РАДИОАКТИВНЫХ И ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Настоящее изобретение относится к области химической технологии высокопористых керамических материалов и предназначено для использования непосредственно для фильтрации и адсорбции газообразных радиоактивных и вредных веществ в условиях высоких температур (свыше 1000°С) и химически агрессивных сред в процессах обращения с газообразными радиоактивными отходами и отработанным ядерным топливом на АЭС и радиохимических предприятиях атомной отрасли. Для получения универсальных керамических фильтров-сорбентов на корундовую высокопористую блочно-ячеистую матрицу, полученную методом воспроизведения структуры вспененного ретикулированного полиуретана, наносят смесь алюмозоля и кремнезоля в соотношении 20:80-80:20 методом многократной пропитки с последующей термообработкой. После первой пропитки проводят термообработку при 950-1100°С, после дальнейших пропиток - при температуре 500-550°С. Суммарное содержание нанесённых оксидов алюминия и кремния составляет 5-20 мас.% от массы матрицы. Технический результат изобретения - получение активного слоя с высокоразвитой поверхностью, что позволяет использовать полученные сорбционно-фильтрующие элементы в качестве носителей для нанесения специальных сорбентов и селективного улавливания отдельных компонентов газообразных радиоактивных и вредных отходов. 5 пр.
Основные результаты: Способ получения керамических блочно-ячеистых фильтров-сорбентов для улавливания газообразных радиоактивных и вредных веществ, включающий пропитку полиуретановой матрицы ячеистой структуры шликером, состоящим из инертного наполнителя - электроплавленного корунда, дисперсного порошка оксида алюминия и раствора поливинилового спирта (ПВС), сушку и обжиг, отличающийся тем, что на полученную корундовую высокопористую блочно-ячеистую матрицу со средним размером ячейки 0,5-1,5 мм методом многократной пропитки и термообработки наносится активная композиции следующего состава: алюмозоль - 20-80 мас.%, кремнезоль - 80-20 мас.%; после первой пропитки термообработка проводится при температурах 950-1100°С, после дальнейших пропиток - при температурах 500-550°С, при этом суммарное содержание нанесенных оксидов алюминия и кремния составляет 5-20 мас.% от массы матрицы.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области химической технологии керамических высокопористых ячеистых материалов и предназначено для использования в процессах обращения с газообразными радиоактивными отходами (ГРО) и отработанным ядерным топливом (ОЯТ) на АЭС и радиохимических предприятиях атомной отрасли.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения керамических высокопористых блочных ячеистых материалов (патент RU 2333700, приоритет от 11 июня 2002 г. Состав шихты для высокопористого материала с сетчато-ячеистой структурой для носителей катализаторов / А.И.Козлов, Е.С.Лукин), выбранный в качестве прототипа. Шихта состоит из инертного наполнителя (электрокорунда, карбида кремния, кварцевого песка) и дисперсного порошка оксида алюминия с добавками оксидов металлов II и IY группы таблицы Менделеева. Высокопористые ячеистые материалы (ВПЯМ) на ее основе получаются воспроизведением структуры вспененного ретикулированного полиуретана путем нанесения керамического порошка указанного состава в виде шликера на различных связках с последующим выжиганием основы и нагревом оставшегося керамического каркаса до температуры, при которой керамическое изделие приобретает заданные свойства. Развитие поверхности обожженных заготовок проводят путем пропитки золем оксида алюминия. Общая пористость керамических изделий составляет 85-92%. Образцы из высокопористой керамики выдерживают статическую нагрузку от 0,5 до 1,8 МПа в зависимости от состава и температуры термообработки.

Недостатком предложенного технического решения является ограничение удельной поверхности величиной 8-9 г/м3 при расчете на массу всего изделия, что составляет, соответственно, 180-200 г/м3 в пересчете на массу активного слоя.

Сущность и отличие заявляемого технического решения заключается в нанесении композиции, состоящей из алюмозоля и кремнезоля, с целью получения активного слоя с повышенной удельной поверхностью (до 350 м2/г) и сорбционной способностью.

Достигается это методом многократной пропитки исходных матриц с последующим обжигом (прокаливанием).

На полученную корундовую (на основе α-Аl2О3) высокопористую блочно-ячеистую матрицу со средним размером ячейки 0,5-1,5 мм методом многократной пропитки и термообработки наносится активная композиции следующего состава: алюмозоль - 20-80 мас.%, кремнезоль - 80-20 мас.%; после первой пропитки термообработка проводится при температурах 950-1100°С, после дальнейших пропиток - при температурах 500-550°С; при этом суммарное содержание нанесенных оксидов алюминия и кремния составляет 5-20 мас.% от массы матрицы.

При обжиге первого слоя при температурах 950-1100°С за счет термической диссоциации, а также фазовых переходов нанесенных на поверхность перемычек ВПЯМ слоев алюмозоля и кремнезоля образуется мультислойное покрытие, состоящее из различных модификаций оксидов алюминия и кремния (подложка), которое определяет удельную поверхность носителя, средний диаметр его пор и их распределение по размерам. Образование различных модификаций Аl2О3 и SiO2 обеспечивает их прочное сцепление с поверхностью корундовой матрицы, причем наличие в керамических перемычках микротрещин, образованных вследствие выгорания полимерной основы ВПЯМ, увеличивает поверхность этого сцепления, что влечет за собой увеличение прочности блочно-ячеистых фильтров-сорбентов. Результаты исследования методом ртутной порометрии, а также морфологического анализа показали, что характер пористости становится более равномерным по сравнению с ВПЯМ и изменяется в сторону мезопористой структуры с размерами пор 1-5 мкм при увеличении их количества.

Длительные испытания носителей в достаточно жестких условиях при высокой температуре без отслаивания подтверждают прочность сцепления образованной первичной подложки с поверхностью ВПЯМ.

Дальнейшие пропитки проводили при пониженной температуре термообработки (500-550°С) для образования максимального количества реакционноспособной аморфной фазы.

Данные РФА подтверждают образование в подложке аморфной фазы, образовавшейся при прокаливании алюмо- и кремнезолей. Кристаллическая фаза представлена корундом (материал керамического каркаса), магнезиальной шпинелью (также результат взаимодействия присутствующих в шликере магнийсодержащей добавки и глинозема в процессе синтеза ВПЯМ) и следами кристаллического кварца.

Техническим результатом является разработка способа получения сорбционно-фильтрующих элементов с развитой реакционноактивной поверхностью, которые могут использоваться для фильтрации газообразных радиоактивных отходов (например, аэрозолей, по инерционному механизму) и адсорбции (физической и химической) радиоактивных и вредных веществ, а также для нанесения последующих слоев специальных сорбентов для селективного улавливания отдельных газообразных компонентов радиоактивных и вредных отходов.

Благодаря традиционным для керамики преимуществам - высокой температуростойкости и химической стойкости, механической прочности, а также высокоразвитой поверхности и низкому аэродинамическому сопротивлению - керамические высокопористые фильтры-сорбенты позволяют проводить процесс газоочистки с высоким коэффициентом массопередачи при достаточно высоких скоростях газового потока с незначительными концентрациями реагирующих веществ в условиях высоких температур и агрессивных сред.

Применение предложенных фильтров-сорбентов исключает истирание сорбента, уплотнение слоя и унос частиц сорбента из реакционной зоны, что характерно для известных гранулированных оксидных сорбентов (на основе алюмогеля, силикагеля и искусственных цеолитов, например - патент RU 2061545), импрегнированных сорбентов на основе карбида кремния (патент RU 2288514); значительно облегчает условия его загрузки, позволяет проводить многократную регенерацию высокотемпературным обжигом и химическими методами.

При этом аппараты газоочистки могут собираться в компактных стабильных модулях, которые после улавливания значительного количества радиоактивных аэрозолей и летучих газообразных веществ представляют собой компактные стабильные формы для транспортирования и дальнейшего безопасного длительного хранения.

Реализованные составы и характеристики полученных фильтров-сорбентов приведены в примерах.

Пример 1.

Методом воспроизведения структуры вспененного ретикулированного полиуретана изготавливают исходные блочно-ячеистые матрицы корундового состава со средним размером ячейки (транспортных пор) 0,5-1,5 мм и выбранными размерами (диаметр 20-100 мм, высота 20-100 мм).

На полученные матрицы наносят композицию алюмозоля, стабилизированного ионами Сl- марки «АХК-09» и кремнезоля марки «КХК-01» в процентном массовом соотношении 20:80.

Золи оксидов алюминия и кремния предварительно смешивают при нагревании (до t=60-80°C) на водяной бане.

Элементы ВПЯМ (исходные матрицы) так же предварительно нагревают в сушильном шкафу (t=100-120°C).

Нанесение золей на поверхность исходных матриц проводят следующим образом:

- многократно погружают исходные матрицы в горячую смесь золей;

- удаляют избыток золей в процессе отекания с матриц на вибростоле;

- сушат матрицы в сушильном шкафу при до t=120-150°C;

- прокаливают высушенные матрицы при t=950-1100°C для закрепления адсорбированного на поверхности слоя оксидов.

Вторую пропитку осуществляют по методике, описанной выше. После сушки образцы фильтров-сорбентов прокаливают в печи при температуре 500-550°С в течение 1 часа.

Суммарное содержание нанесенных оксидов алюминия и кремния после термообработки составляет 5 мас.% от массы матрицы.

Характеристики полученных образцов фильтров-сорбентов:

кажущаяся плотность - 0,32 г/см3, открытая пористость (порозность) - 88%, удельная поверхность активного слоя - 320 м2/г.

Пример 2.

Методика изготовления образцов фильтров-сорбентов аналогична методике, изложенной в примере 1.

Соотношение алюмозоля и кремнезоля в наносимом активном слое в мас.% - 40:60.

Количество нанесенных на поверхность керамической матрицы суммарно оксидов алюминия и кремния после двух пропиток с последующей термообработкой (сушка при t=120-150°С, прокаливание при температурах 950-1100°С и 500-550°С, соответственно) составляет 5 мас.%.

Характеристики полученных образцов фильтров-сорбентов:

кажущаяся плотность - 0,32 г/см3, открытая пористость (порозность) - 86%, удельная поверхность активного слоя - 300 м2/г.

Пример 3.

Методика изготовления образцов фильтров-сорбентов аналогична методике, изложенной в примере 1.

Соотношение алюмозоля и кремнезоля в наносимом активном слое в мас.% - 60:40.

Количество нанесенных на поверхность керамической матрицы суммарно оксидов алюминия и кремния после двух пропиток с последующей термообработкой (сушка при t=120-150°С, прокаливание при температурах 950-1100°С и 500-550°С, соответственно) составляет 5 мас.%.

Характеристики полученных образцов фильтров-сорбентов:

кажущаяся плотность - 0,34 г/см3, открытая пористость (порозность) - 85%, удельная поверхность активного слоя - 280 м2/г.

Пример 4.

Методика изготовления образцов фильтров-сорбентов аналогична методике, изложенной в примере 1.

Соотношение алюмозоля и кремнезоля в наносимом активном слое в мас.% - 80:20.

Количество нанесенных на поверхность керамической матрицы суммарно оксидов алюминия и кремния после двух пропиток с последующей термообработкой (сушка при t=120-150°C, прокаливание при температурах 950-1100°С и 500-550°С, соответственно) составляет 5 мас.%.

Характеристики полученных образцов фильтров-сорбентов:

кажущаяся плотность - 0,35 г/см3, открытая пористость (порозность) - 85%, удельная поверхность активного слоя - 250 м2/г.

Пример 5.

Методика изготовления образцов фильтров-сорбентов аналогична методике, изложенной в примере 1.

Соотношение алюмозоля и кремнезоля в наносимом активном слое в мас.% - 40:60.

После первой пропитки и термообработки следовали вторая, третья и четвертая пропитки, осуществляемые аналогично второй пропитке в примере 1.

Количество нанесенных на поверхность керамической матрицы суммарно оксидов алюминия и кремния после четырех пропиток с последующей термообработкой (сушка при t=120-150°C, прокаливание при температурах 950-1100°С после первой пропитки; сушка при t=120-150°С, прокаливание при температурах 500-550°С после трех следующих пропиток) составляет 20 мас.%.

Характеристики полученных образцов фильтров-сорбентов:

кажущаяся плотность - 0,38 г/см3, открытая пористость (порозность) - 83%, удельная поверхность активного слоя - 350 м2/г.

Кислотостойкость всех образцов, приведенных в примерах лежит в пределах 97-98,5%.

Наиболее значимым и перспективным является применение керамических фильтров-сорбентов на АЭС и радиохимических предприятиях в процессах фильтрации радиоактивных аэрозолей, хемосорбции радиоактивного цезия, сорбции на специальных сорбентах радиоактивного йода и его соединений, радиоактивных рутения и углерода при утилизации радиоактивных отходов и переработке ОЯТ.

Способ получения керамических блочно-ячеистых фильтров-сорбентов для улавливания газообразных радиоактивных и вредных веществ, включающий пропитку полиуретановой матрицы ячеистой структуры шликером, состоящим из инертного наполнителя - электроплавленного корунда, дисперсного порошка оксида алюминия и раствора поливинилового спирта (ПВС), сушку и обжиг, отличающийся тем, что на полученную корундовую высокопористую блочно-ячеистую матрицу со средним размером ячейки 0,5-1,5 мм методом многократной пропитки и термообработки наносится активная композиции следующего состава: алюмозоль - 20-80 мас.%, кремнезоль - 80-20 мас.%; после первой пропитки термообработка проводится при температурах 950-1100°С, после дальнейших пропиток - при температурах 500-550°С, при этом суммарное содержание нанесенных оксидов алюминия и кремния составляет 5-20 мас.% от массы матрицы.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 11-20 из 590.
20.02.2013
№216.012.26d8

Способ изготовления высокопористых ячеистых керамических изделий

Изобретение относится к химической технологии высокопористых керамических изделий с ячеистой структурой, которые могут использоваться в качестве носителей катализаторов жидкофазных процессов, фильтров, насадки для массо- и теплообменных процессов, высокотемпературных теплоизоляционных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475464
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.2834

Устройство для умножения чисел в коде "1 из 4"

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения вычислительных систем с повышенной достоверностью получения результатов. Техническим результатом является увеличение быстродействия устройства. Устройство содержит регистр тетрадного сдвига, регистр второго...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475812
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.28bf

Блок трансформаторной развязки

Изобретение относится к области схемотехники. Техническим результатом является передача сигналов с меньшей длительностью. Блок трансформаторной развязки содержит генератор импульсов 5, первый трансформатор 14, первый резистор 6 и второй резистор 30, первый диод 22, трансформаторы 15, 16, 17,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475951
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2bb1

Способ запуска пиротехнических устройств и устройство для его осуществления

При запуске пиротехнических устройств объекта передают сигнал от полесоздающего устройства, размещенного вне объекта, через полевоспринимающее устройство на объекте на электровоспламенители пиротехнических устройств. Пиротехнические устройства размещают на объекте в виде ракетного поезда, а...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476712
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c11

Выбрасывающее устройство

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к выбрасывающему устройству, и может быть использовано для группового выброса нескольких объектов с различными скоростями. Выбрасывающее устройство содержит ресивер, источник газа высокого давления с системой запуска и клапаны. Источник...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476808
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c85

Устройство сопряжения системы управления с объектом управления

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и передачи данных, а именно к взаимному преобразованию интерфейсов обмена информацией. Техническим результатом является увеличение надежности и достоверности приема и передачи цифровой информации, а также расширение функциональных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476924
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2cba

Электродвигатель

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромагнитным приводам исполнительных механизмов, и может быть использовано для поворота исполнительного механизма на заданный угол с фиксацией в крайних положениях. Электродвигатель содержит явнополюсный статор с обмоткой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476977
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2dc6

Способ сборки огнестойкой конструкции

Предназначено для использования в технологиях изготовления огнестойких сборочных систем для хранения, транспортировки токсичных, огне- и взрывоопасных материалов, может быть использовано для предотвращения несанкционированного воздействия экологически опасных материалов на окружающую среду....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477249
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2eeb

Способ изготовления прострельной мишени рентгеновской трубки и прострельная мишень рентгеновской трубки (варианты)

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использована при разработке импульсных рентгеновских трубок, предназначенных для облучения медицинских или промышленных объектов. Технический результат - уменьшение механических напряжений в материале мишени. Способ изготовления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477542
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.03.2013
№216.012.3018

Способ тестирования световодов с недоступным торцом ввода-вывода излучения

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля качества световодов с непрозрачной защитной оболочкой и одним недоступным торцом ввода-вывода излучения. Способ тестирования световодов с недоступным торцом ввода-вывода излучения заключается в введении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477847
Дата охранного документа: 20.03.2013
Показаны записи 11-20 из 445.
20.02.2013
№216.012.26d8

Способ изготовления высокопористых ячеистых керамических изделий

Изобретение относится к химической технологии высокопористых керамических изделий с ячеистой структурой, которые могут использоваться в качестве носителей катализаторов жидкофазных процессов, фильтров, насадки для массо- и теплообменных процессов, высокотемпературных теплоизоляционных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475464
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.2834

Устройство для умножения чисел в коде "1 из 4"

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения вычислительных систем с повышенной достоверностью получения результатов. Техническим результатом является увеличение быстродействия устройства. Устройство содержит регистр тетрадного сдвига, регистр второго...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475812
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.28bf

Блок трансформаторной развязки

Изобретение относится к области схемотехники. Техническим результатом является передача сигналов с меньшей длительностью. Блок трансформаторной развязки содержит генератор импульсов 5, первый трансформатор 14, первый резистор 6 и второй резистор 30, первый диод 22, трансформаторы 15, 16, 17,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475951
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2bb1

Способ запуска пиротехнических устройств и устройство для его осуществления

При запуске пиротехнических устройств объекта передают сигнал от полесоздающего устройства, размещенного вне объекта, через полевоспринимающее устройство на объекте на электровоспламенители пиротехнических устройств. Пиротехнические устройства размещают на объекте в виде ракетного поезда, а...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476712
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c11

Выбрасывающее устройство

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к выбрасывающему устройству, и может быть использовано для группового выброса нескольких объектов с различными скоростями. Выбрасывающее устройство содержит ресивер, источник газа высокого давления с системой запуска и клапаны. Источник...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476808
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c85

Устройство сопряжения системы управления с объектом управления

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и передачи данных, а именно к взаимному преобразованию интерфейсов обмена информацией. Техническим результатом является увеличение надежности и достоверности приема и передачи цифровой информации, а также расширение функциональных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476924
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2cba

Электродвигатель

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромагнитным приводам исполнительных механизмов, и может быть использовано для поворота исполнительного механизма на заданный угол с фиксацией в крайних положениях. Электродвигатель содержит явнополюсный статор с обмоткой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476977
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2dc6

Способ сборки огнестойкой конструкции

Предназначено для использования в технологиях изготовления огнестойких сборочных систем для хранения, транспортировки токсичных, огне- и взрывоопасных материалов, может быть использовано для предотвращения несанкционированного воздействия экологически опасных материалов на окружающую среду....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477249
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2eeb

Способ изготовления прострельной мишени рентгеновской трубки и прострельная мишень рентгеновской трубки (варианты)

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использована при разработке импульсных рентгеновских трубок, предназначенных для облучения медицинских или промышленных объектов. Технический результат - уменьшение механических напряжений в материале мишени. Способ изготовления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477542
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.03.2013
№216.012.3018

Способ тестирования световодов с недоступным торцом ввода-вывода излучения

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля качества световодов с непрозрачной защитной оболочкой и одним недоступным торцом ввода-вывода излучения. Способ тестирования световодов с недоступным торцом ввода-вывода излучения заключается в введении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477847
Дата охранного документа: 20.03.2013
+ добавить свой РИД