本文選擇粘土、硅藻土、蛭石粉、Nochar 4 種材料作為泵油的吸收質，通過實驗，確定了它們的吸油率分別為0.316﹕1、1.079﹕1、1.196﹕1、2.0﹕1;滲油率為2.099%、8.155%、3.90%、0.028%;體積膨脹率為398%、266%、312%、437%。經綜合考慮，推薦采用Nochar 處理比放較高的含氚泵油;而蛭石粉、粘土處理比放較低的含氚泵油。

　　目前階段，國內外對含氚泵油處理的一般流程為：先用吸收質對含氚泵油進行吸收處理，將流動態的泵油轉變成易于固化處理的固定狀態，然后再將包裝體置于鋼桶中進行多重包裝處理。在退役活動中，對含氚泵油的處理已積累了部分經驗，但對不同吸收質的吸油率、滲油率、體積膨脹率、長期穩定性、包裝體的優化等方面還缺乏深入具體的研究，而吸收質的選擇是較為關鍵的環節，國內在該領域的研究卻很少。

　　通過調研發現，蛭石粉和Nochar 是兩種較好的含氚泵油吸收質。Nochar 在美國普遍應用于對液體含氚廢物的處理，但該物質目前為注冊商品，制備技術難于獲得，只能通過該商品在中國的代理獲得少量實驗物質來進行實驗室性能確定。

　　國內有采用粘土和硅藻土對廢油進行吸收與固化的實例，因此，本工作在基于上述兩種物質的基礎上，再增選蛭石粉和Nochar 兩種物質作為實驗吸收質，并從吸油率(油和吸收質的質量比)、滲油率、體積膨脹率、長期穩定性等方面進行實驗驗證，并綜合考慮性價比，最終選定最為合適的吸收質。

1、吸油原理

　　吸收質的吸油及保油過程基本屬于物理過程。有機吸收質與無機吸收質的吸油過程有所不同。

　　1.1、無機吸收質吸油原理

　　無機吸收質的吸油及保油過程主要是借助吸附、包容、毛吸現象來完成。如果無機吸收質的顆粒較大，油份主要保持在以顆粒為吸油單元的顆粒內部及顆粒表面，吸油主要靠毛吸及吸附;如果無機吸收質的顆粒較小，吸油過程不僅靠毛吸和吸附，油份還將被包容在互相膠凝在一起的若干微小顆粒之間，形成游離的油份，油質混合物在長時間放置后，游離擴散將達到平衡，形成較穩定的吸油膠凝團。

　　1.2、有機吸收質吸油原理

　　有機吸收質主要利用聚合物內部的親油基與油分子的相互作用力，即范德華力作為推動力而吸油。一般而言，有機合成吸收質有包藏型、凝膠型、包藏-凝膠復合型3 種。包藏型吸收質是利用毛細管現象將油吸收保持在空隙間;凝膠型吸收質是利用分子間或物理間的凝聚力，在網絡結構形成過程中所產生的空隙空間包裹吸收油;復合型則是這兩者的結合。

2、實驗方法及過程

　　根據實驗設想，每種吸收質按照裝桶總高度0.5 m 進行模擬。4 種吸收質的實驗過程相似，以粘土為例的實驗過程如下。

　　1)吸油率確定：稱取約3 kg 粘土，放置在干燥箱中于40 ℃恒溫下加熱3 h 待用;稱取烘干后的粘土100 g 于500 mL 燒杯中，循序滴泵油并充分混合，通過表觀現象觀察油質合物飽和程度，確定大致的油質配比(0.3﹕1);稱取粘土5 份(每份100 g)，按照0.26﹕1、0.28﹕1、0.30﹕1、0.32﹕1、0.34﹕1 油質配比充分混合，混合物放置于500 mL 磨口玻璃瓶中(底部鋪墊濾紙)密封保存48 h，通過濾紙質量變化觀察各種配比條件下的粘土滲油情況，根據滲油的變化規律來確定粘土的吸油率，最終滲油率確定為0.316﹕1。

　　2)滲油率確定：按照吸油率配制約2 kg 油質混合物，按照總高0.5 m 進行模擬實驗。容器底部鋪墊30 張濾紙，于通風柜內保存，分別在實驗開始的第1、2、5、8、14、20、30 d 取出濾紙，觀察濾紙的質量變化情況，計算0.5 m 高度吸收質的滲油率。

　　3)體積膨脹率確定：根據滲油率實驗過程數據，按照公式η=(V2-V1)/V1×100%計算粘土在吸油率配比條件下的體積膨脹率。式中：V1 為泵油體積，V2 為按照吸油率進行配比的油質混合物體積(mL)。

3、結果與討論

　　不同吸收質在不同模擬段的吸油率、滲油率、體積膨脹率的實驗結果列于表1。表中所列的滲油率分別為實驗進行到第30 d(粘土)、32 d(硅藻土)、32 d(蛭石粉)、30 d(Nochar)的滲油率。

表1 吸油率、滲油率、體積膨脹率

　　3.1、粘土實驗

　　粘土滲油率(累計滲油率)與時間的關系曲線如圖1 所示。從圖1 中可看出，隨時間的增大，滲油率也逐漸增大，但增加的幅度有下降的趨勢，即單位時間內的平均滲油率逐漸降低。從吸油機理來說，充分混合后的油質混合物，處于游離態的油的總量基本固定，隨著放置時間的增加，游離態的油逐漸析出，因此累計滲油率有隨時間增大的趨勢。但隨著游離態油總量的逐漸減少，單位時間內的平均油析出量逐漸減少，并最終趨于平衡。如果實驗時間足夠長(約大于6 個月)，從某一時間開始，累計滲油率將無限接近某值，該值將作為粘土在該油質配比條件下的最終滲油率。本實驗在油質配比0.316﹕1 的條件下第30 d 累計滲油率為2.099%，體積膨脹率為389%。充分混合的油質混合物多成團狀(圖2)，包容現象明顯。

圖1 粘土滲油率與時間的關系曲線

圖2 粘土油質混合物表觀

　　3.2、硅藻土實驗

　　硅藻土滲油率與時間的關系曲線如圖3 所示。累計滲油率和時間的關系曲線與粘土具有相同的規律，機理也基本相同。

圖3 硅藻土滲油率與時間的關系曲線

　　充分混合的油質混合物與粘土有相似的現象(圖4)，但包容顆粒較小，且包容的大小顆粒團共存。實驗在油質配比1.079﹕1 的條件下第32 d 累計滲油率為8.15%，體積膨脹率為266%。

圖4 硅藻土油質混合物表觀

　　3.3、蛭石粉實驗

　　蛭石粉滲油率與時間的關系曲線如圖5 所示。累計滲油率與時間的關系曲線與粘土具有相同的規律，機理也基本相同。實驗在油質配比1.196﹕1 的條件下第32 d 累計滲油率為3.90%，體積膨脹率為312%。充分混合的油質混合物如圖6 所示，混合物為均勻的小顆粒。

圖5 蛭石粉滲油率與時間的關系曲線

圖6 蛭石粉油質混合物表觀

　　3.4、Nochar 實驗

　　本產品按照代理商推薦的油質配比2﹕1進行實驗，滲油率小于0.1%，體積膨脹率為437%。

　　油質混合物如圖7 所示。吸收質吸油前后在外觀上幾乎未改變，油份被穩定包藏在Nochar 產品的分子內部。

圖7 Nochar 油質混合物表觀

4、結論

　　粘土、硅藻土、蛭石粉、Nochar 的吸油率依次為0.316﹕1、1.079﹕1、1.196﹕1、2.0﹕1。根據該比例，在廢物處理過程中粘土的使用量為最大，而Nochar 在吸收質使用量方面占據了絕對優勢。如果在工程應用中考慮吸收質的使用成本，可將吸收質的價格與吸收率的乘積作為評價標準。

　　吸收質的滲油率是油-固轉化后穩定性的表征，是衡量一種吸收質性能好壞的關鍵指標，一般認為滲油率在1%以內的吸收質具有很強的工程適用性。粘土、硅藻土、蛭石粉、Nochar 模擬0.5 m 吸收質高度的滲油率依次為2.099%、8.15%、3.90%、0.028%，Nochar 產品的適用性明顯為最強，硅藻土高達8.15%的滲油率在適用性方面處于劣勢。

　　體積膨脹率將直接影響廢物的產生量。根據廢物最小化原則，體積膨脹率是吸收質應用于放射性含氚廢油處理的一個重要指標。粘土、硅藻土、蛭石粉、Nochar 的體積膨脹率分別為398%、266%、312%、437%，增幅在64%以內，優劣較為不明顯。

　　綜合考慮吸油率、滲油率、體積膨脹率3個特征參數，Nochar 的性能最好，應用在含氚泵油處理上可保證廢物長期放置的穩定性，但Nochar 的購置費用昂貴，從工程應用角度推薦使用在比放較高的含氚泵油的處理過程中;蛭石粉、粘土各項特征參數基本符合含氚泵油處理的工程應用要求，且購置費用較低，可批量使用，推薦使用在比放較低的含氚泵油處理過程中;硅藻土的滲油率過高，不適宜應用在含氚泵油處理過程中。