Фильтрующий материал
Владельцы патента RU 2414950:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова" (RU)
Изобретение относится к фильтрующим материалам, содержащим нановолокна. Предложен материал, содержащий подложку, выполненную из термоскрепленных полипропиленовых микроволокон, и рабочий слой, состоящий из нановолокон диаметром 100-300 нм, полученных методом электроформования из раствора на основе бутилацетата, содержащего смесь хлорированного поливинилхлорида и бутадиен-нитрильного каучука при их массовом отношении (3-10):1 соответственно, с концентрацией раствора 10-15 мас.%. Изобретение позволяет получить высокоэффективный фильтрующий материал с сопротивлением рабочего слоя потоку воздуха от 10 до 50 Па при линейной скорости потока воздуха 1 см/с для аналитических изделий, которые можно использовать для раздельного измерения содержания альфа-активных изотопов методом спектрометрии уловленного осадка, а также общей радиоактивности осадка. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к области получения нетканых волокнистых многослойных материалов, которые используются в области охраны окружающей среды, в частности для использования в приборах раздельного измерения концентраций альфа-радиоактивных элементов и изотопов методом спектрометрии уловленного осадка, а также общей радиоактивности осадка.
Известен фильтрующий материал, выполненный в виде плотной полосы из проклеенных между собой ультратонких перхлорвиниловых волокон разного диаметра: около 7 мкм и 0,5-1,2 мкм. Материал используют в качестве аналитических лент, обеспечивающих высокие точность и чувствительность при анализе аэрозолей, в том числе и радиоактивных (RU 2188693, 10.09.2002).
Недостатком известного материала является его непригодность для измерения содержания альфа-активных изотопов методом спектрометрии уловленного осадка из-за объемной фильтрации.
Известен также фильтрующий материал, выполненный в виде ленты, содержащей рабочий слой из подпрессованных перхлорвиниловых волокон диаметром 0,1-0,5 мкм, связующий слой из смеси волокон диаметром 0,1-0,5 мкм и 7-12 мкм и подложку из проклеенных перхлорвиниловых волокон диаметром 7-12 мкм. Материал характеризуется высокой точностью анализа при выполнении спектроскопии альфа-активных частиц за счет высокой эффективности фильтрации частиц, имеющих диаметр 0,15-0,20 мкм (RU 2284846 10.10.2006).
Однако термопрессование рабочего слоя материала вызывает образование дефектов на поверхности из-за нарушения его сплошности, что отрицательно сказывается на эффективности фильтрации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является фильтрующий материал, выполненный в виде, по крайней мере, двухслойной ленты, содержащей подложку и рабочий слой из перхлорвиниловых волокон, и используемый для измерения концентраций альфа-радиоактивных элементов и изотопов методом спектрометрии, отличающийся тем, что рабочий слой ленты состоит из волокон диаметром 0,3-0,5 мкм, а слой-подложка состоит из проклеенных между собой волокон диаметром 5-7 мкм. Из известного фильтрующего материала изготавливают ленты, края которой спекают. Ширина аналитической ленты составляет 50 мм. Масса единицы площади всего слоя ленты равна 3,5 мг/см2, а лобового рабочего слоя 0,2 мг/см2 (RU 2188694, 10.09.2002).
Недостатком известного изделия является малая плотность рабочего слоя, обуславливающая снижение эффективности поверхностной фильтрации и как следствие снижение качества анализа альфа-активных изотопов методом спектрометрии.
Задачей настоящего изобретения является разработка высокоэффективного фильтрующего материала с поверхностной фильтрацией, предназначенного для измерения концентрации радиоактивных изотопов, который характеризуется малым диаметром волокон и высокой плотностью их упаковки в рабочем слое, а также низким сопротивлением подложки потоку воздуха.
Поставленная задача решается описываемым фильтрующим материалом, содержащим подложку и рабочий слой, в котором рабочий слой выполнен из нановолокон диаметром 100-300 нм, полученных методом электроформования из раствора на основе бутилацетата, содержащего смесь хлорированного поливинилхлорида и бутадиен-нитрильного каучука при их массовом отношении (3-10):1 соответственно, с концентрацией раствора 10-15 мас.%, а подложка выполнена из термоскрепленных полипропиленовых микроволокон.
Рабочий слой материала имеет сопротивление потоку воздуха от 10 до 50 Па при линейной скорости потока воздуха 1 см/с.
Фильтрующий материал может быть выполнен в виде аналитических лент или аналитических фильтров, предназначенных для раздельного измерения содержания альфа-активных изотопов методом спектрометрии уловленного осадка, а также общей радиоактивности осадка.
Диаметр нановолокон рабочего слоя 100-300 нм обеспечивает эффективное улавливание аэрозольных частиц в малом по толщине слое.
Массовое отношение хлорированного поливинилхлорида и бутадиен-нитрильного каучука в растворе на основе бутилацетата выбрано равным (3-10):1 для увеличения плотности упаковки нановолокон за счет увеличения их гибкости и повышения адгезии рабочего слоя к подложке.
Ниже приведен конкретный пример получения заявленного фильтрующего материала и изделия из него, а также указаны технические характеристики полученного материала в сравнении с прототипом.
Пример 1
Берется смесь хлорированного поливинилхлорида и бутадиен-нитрильного каучука в соотношении 4:1, растворяется в бутилацетате при концентрации 12 мас.%. Затем из полученного раствора методом электроформования на подложку из термоскрепленных полипропиленовых микроволокон, раскроенную в виде ленты шириной 50 мм, наносят нановолокнистый материал с диаметром волокон 100-300 нм.
Поверхностная плотность рабочего слоя составила 1 г/м2 при сопротивлении потоку воздуха 35 Па при линейной скорости потока воздуха 1 см/с.
Полученная лента наматывается на катушки, приспособленные для использования в приборах непрерывного контроля аэрозолей типа УДА-1АБ.
В таблице 1 приведены результаты сравнения эксплуатационных характеристик заявляемого фильтрующего материала и прототипа.
| Таблица 1 | ||
| Характеристика | Заявляемый материал | Прототип |
| Диаметр волокон рабочего слоя, нм | 100-300 | 300-500 |
| Плотность упаковки волокон в рабочем слое, % | 15 | 10 |
| Поверхностная плотность, г/см2 | 1 | 2 |
| Сопротивление потоку воздуха при линейной скорости потока воздуха 1 см/с, Па | 35 | 20 |
| Толщина рабочего слоя, мкм | 4,4 | 13,3 |
| Эффективность улавливания частиц NaCl диаметром 0,1 мкм при линейной скорости 100 см/с, % | 99,7 | 88,0 |
| Ширина пика Ро-214 по анализу α-частиц, кэВ | 490 | 530 |
Материал испытан заявителем в ПО «Маяк» и ОАО «Электростальский машиностроительный завод» и на Калининской АЭС для анализа частиц альфа-активных изотопов. Получены положительные заключения.
1. Фильтрующий материал, содержащий подложку и рабочий слой, отличающийся тем, что рабочий слой выполнен из нановолокон диаметром 100-300 нм, полученных методом электроформования из раствора на основе бутилацетата, содержащего смесь хлорированного поливинилхлорида и бутадиен-нитрильного каучука при их массовом сооотношении (3-10):1 соответственно с концентрацией раствора 10-15 мас.%, а подложка выполнена из термоскрепленных полипропиленовых микроволокон.
2. Фильтрующий материал по п.1, отличающийся тем, что рабочий слой имеет сопротивление потоку воздуха от 10 до 50 Па при линейной скорости потока воздуха 1 см/с.
3. Фильтрующий материал по п.1, отличающийся тем, что он выполнен в виде аналитических лент или аналитических фильтров, предназначенных для раздельного измерения содержания альфа-активных изотопов методом спектрометрии уловленного осадка, а также общей радиоактивности осадка.
