一种提高活性炭吸附氡气吸附量的改性方法

本发明涉及放射性气体吸附剂，特别是涉及一种提高活性炭吸附氡气吸附量的改性方法。

背景技术：

1、为了吸附和滞留不方便通风的地下工程等室内的放射性气体如氡气，防止氡气被人体吸入肺部产生内照射，活性炭因为其发达的微孔分布常被用作氡气吸附剂，但目前市售的活性炭的氡气动态吸附系数都小于10l/g，已经无法满足目前地下工程逐渐增加的需求。主要是因为氡气在空气中的分压远低于氧气，氮气等气体的分压，多气体组分的竞争吸附所导致，因此开发高氡气吸附选择性的吸附剂是提高氡气吸附量的关键。

2、在原子能科学技术期刊2021年55卷第2期中《提高活性炭吸氡效率的液氮改性方法》一文提到了采用连续液氮浸泡与蒸发的方法对活性炭进行四次改性，改性活性炭的氡气吸附系数相比原始活性炭提高了36％，即改性前4.4l/g，改性后5.99l/g；在new journalof chemistry期刊2022年19期中《high-efficiency radon adsorption by nickelnanoparticles supported on activated carbon》一文提到了通过浸渍和高温还原两步过程引入镍纳米粒子，ni/ac复合材料的rn吸附性能明显提高。在25℃和1bar时，800℃煅烧ni/ac的吸附系数达到6.56±0.14l/g，比ac(4.43)高48％。镍纳米粒子的精细均匀分散、镍的适当化学状态和高含量的ni协同促进了rn在ni/ac上的吸附。

3、在上述这两种活性炭改性方法中，分别提到了两种策略，即(1)通过物理液氮蒸发相变的方法提高活性炭吸附剂的微孔体积，增加氡气的吸附量；(2)在活性炭微孔内负载吸附氡气的选择吸附位点，增加活性炭的氡气选择吸附能力。但液氮改性蒸发相变的微孔调节技术可控程度不高，随机性和经验性较强，且微孔体积的增加，二氧化碳的吸附量也会同时增加，并没有对氡的选择性吸附发挥作用。而微孔内负载镍离子对氡气的吸附量提升有限且选择吸附氡的作用原理仍然不明确。

4、因此，提供一种既能够提高氡气的吸附量，又能够提高对氡气的选择性吸附的活性炭改性方法，对于放射性气体吸附剂技术领域具有重要意义。

技术实现思路

1、基于上述内容，本发明提供一种提高活性炭吸附氡气吸附量的改性方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明技术方案之一，一种氟化改性活性炭的制备方法，包括以下步骤：

4、将活性炭先在f2体积浓度为5％的f2/n2混合气气氛下进行预反应，之后在f2体积浓度为8-15％的f2/n2混合气气氛下进行反应，得到所述氟化改性活性炭。

5、本发明技术方案之二，一种根据上述的制备方法制备得到的氟化改性活性炭。

6、本发明技术方案之三，上述的氟化改性活性炭在吸附氡气中的应用。

7、本发明技术方案之四，一种提高活性炭吸附氡气吸附量的改性方法，采用上述的氟化改性活性炭的制备方法对活性炭进行氟化改性，以提高活性炭对氡气的吸附量。

8、本发明公开了以下技术效果：

9、本发明氟化改性活性炭的制备方法具有高微孔调节稳定性，可一次性完成调节微孔和吸附位点负载，本发明利用丰富的0.5-0.9nm范围微孔体积提供足够大的吸附滞留空间，以及活性炭表面的吸附位点配合作用提高活性炭对氡气的选择吸附量。利用本发明方法制备的氟化改性活性炭具有高的氡气吸附系数。

10、本发明提供了一种提高活性炭吸附氡气吸附量的改性方法，通过对活性炭进行氟化改性来提高活性炭对氡气的吸附量。本发明方法克服了现有技术中微孔调节技术可控程度不高、制备方法复杂、对氡气的选择性吸附量提升有限等问题。

技术特征：

1.一种氟化改性活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的氟化改性活性炭的制备方法，其特征在于，所述预反应的温度为25℃，时间为1小时。

3.根据权利要求1所述的氟化改性活性炭的制备方法，其特征在于，所述预反应时f2体积浓度为5％的f2/n2混合气的流量为6l/h。

4.根据权利要求1所述的氟化改性活性炭的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为25℃，时间为20分钟。

5.根据权利要求1所述的氟化改性活性炭的制备方法，其特征在于，所述反应时f2体积浓度为8-15％的f2/n2混合气的流量为6l/h。

6.根据权利要求1所述的氟化改性活性炭的制备方法，其特征在于，所述预反应与所述反应过程中通入的氟气与所述活性炭的氟炭原子数比为0.3。

7.根据权利要求1所述的氟化改性活性炭的制备方法，其特征在于，所述活性炭的微孔体积不小于0.3cm3/g，孔径为0.8-1.2nm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到的氟化改性活性炭。

9.如权利要求8所述的氟化改性活性炭在吸附氡气中的应用。

10.一种提高活性炭吸附氡气吸附量的改性方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的氟化改性活性炭的制备方法对活性炭进行氟化改性，以提高活性炭对氡气的吸附量。

技术总结
本发明涉及放射性气体吸附剂技术领域，特别是涉及一种提高活性炭吸附氡气吸附量的改性方法。本发明通过将活性炭先在F2体积浓度为5％的F2/N2混合气气氛下进行预反应，之后在F2体积浓度为8‑15％的F2/N2混合气气氛下进行反应，对活性炭进行氟化改性，以提高活性炭对氡气的吸附量。本发明提供了一种提高活性炭吸附氡气吸附量的改性方法，通过对活性炭进行氟化改性来提高活性炭对氡气的吸附量。本发明方法克服了现有技术中微孔调节技术可控程度不高、制备方法复杂、对氡气的选择性吸附量提升有限等问题。

技术研发人员：冯旭,刘龙成,龙慧佳,岳成涛
受保护的技术使用者：南华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23