ОЦІНКА СИНТЕТИЧНОГО КРИПТОМЕЛАНУ ЯК АДСОРБЕНТУ ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОГО ВИЛУЧЕННЯ ІОНІВ СТРОНЦІЮ ЗІ СТІЧНИХ ВОД
DOI:
https://doi.org/10.32782/geotech2022.35.10Ключові слова:
діоксид мангану, криптомелан, селективна адсорбція, радіостронцій, дезактивація водних розчинівАнотація
У результаті випробувань ядерної зброї, роботи підприємств ядерного паливного циклу, атомних електростанції та радіаційних аварій радіостронцій, як продукт поділу урану, став компонентом навколишнього середовища. Цей радіонуклід є аналогом кальцію, тому розвиток методів селективного видалення радіостронцію зі стічних вод є актуальною проблемою. Мінерали діоксиду мангану розглядаються як перспективні адсорбційні матеріали для селективного видалення радіостронцію з водних розчинів. Синтетичний криптомелан (мінерал з тунельною структурою) був синтезований в кислому розчині з використанням гідротермального методу. Результати рентгенівської дифракції та інфрачервоної спектроскопії Фур'є підтвердили тунельну структуру синтезованого матеріалу. Результати сканувальної електронної мікроскопії показали, що криптомелан утворюється у вигляді округлих частинок мікронного розміру, які складаються з нановолокон. З метою визначення селективних властивостей синтезованого мінералу з багатокомпонентних розчинів проведено детальні дослідження впливу часу реакції, концентрації катіонів що конкурують (Na, K, Ca), та рН розчину на адсорбційну поведінку іонів стронцію. Синтетичний криптомелан продемонстрував швидку кінетику і підвищену адсорбцію в лужному середовищі, а також високу ефективність адсорбції з багатокомпонентних розчинів. Десорбційні експерименти показали, що іони стронцію, які вилучаються синтетичним криптомеланом, не можуть бути легко десорбовані. Отримані результати дозволяють розглядати синтетичний криптомелан як перспективний матеріал для селективного вилучення іонів стронцію з багатокомпонентних розчинів.
Посилання
Voronina, A.V., Semenishchev, V.S., Dharmendra, K.G. (2020), Use of Sorption Method for Strontium Removal, in Pathak, P., Gupta, D.K. (eds.). Strontium contamination in the environment, Springer: 203-226. https ://doi.org/10.1007/978-3-030-15314 -4_11
Sylvester, P., Clearfield, A. (1998), The removal of strontium and cesium from simulated Hanford groundwater using inorganic ion exchange materials, Solv. Extr. Ion Exch., 16:1527–1539. https ://doi.org/10.1080/07366 29980 89345 93oronina, A.V., Semenishchev, V.S., Dharmendra, K.G. (2020), Use of sorption methods for strontium removal
Lehto, J., Brodkin L., Harjula, R., Tusa, E. (1999), Separation of radioactive strontium from alkaline nuclear waste solutions with the highly effective ion exchanger SrTreat, Nucl. Technol.,127:81–87
Avramenko, V.A., Egorin, A.M., Papynov, E.K., et al. (2017), Processes for treatment of liquid radioactive waste containing, Radiochemistry, 59:407–413. https ://doi.org/10.1134/S1066 36221 70401 42
Dyer, A., Pillinger, M., Newton, J., et al. (2000), Sorption behavior of radionuclides on crystalline synthetic tunnel manganese oxides, Chem. Mater., 12:3798–3804. https ://doi.org/10.1021/cm001 142v
Post, J.E. (1999), Manganese oxide minerals: crystal structures and economic and environmental significance, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96:3446–3454. https ://doi.org/10.1073/pnas.96.7.3447
Pittet, P.A., Bochud, F., Froidevaux, P. (2019), Determination of 89Sr and 90Sr in fresh cow milk and raw urine using crystalline synthetic tunnel manganese oxides and layered metal sulfides. Anal. Chim. Acta, 1047: 267- 274. doi:10.1016/j.aca.2018.10.007.
DeGuzman, R.N., Shen, Y.F., Neth, E.J., et al., (1994), Synthesis and characterization of octahedral molecular sieves (OMS-2) having the hollandite structure, Chem. Mater., 6:815–821.
Bondar, Y.V., Alekseev, S.A. (2020), Synthesis and evaluation of manganese dioxide with layered structure as an adsorbent for selective removal of strontium ions from aqueous solution, SN Applied Sciences, 2(8). doi:10.1007/s42452-020-3180-7.
Post, J.E., Von Dreele, R.B., Buseck, P.R. (1982), Symmetry and cation displacements in hollandites: Structure refinements of hollandite, cryptomelane, and priderite, Acta Cryst. B, 38:1056–1065.
Fan, C., Wang, L., Fan, X., et al. (2015), The mineralogical characterization of argentian cryptomelane from Xiangguang Mn–Ag deposit, North, J. Mineral. Petrol. Sci., 110:214–223.
Potter, R.M., Rossman, G.R. (1979), The tetravalent manganese oxides: identification, hydration, and structural relationships by infrared spectroscopy, Am. Mineral., 64:1199-1218.
Kang, L., Zhang, M., Liu, Z.H., et al. (2007), IR spectra of manganese oxides with either layered or tunnel structures, Spectrochim. Acta A, 67(3–4):864–869. https ://doi.org/10.1016/j.saa.2006.09.001
Ong, C.N., Grandjean, A.C., Heaney, R.P. (2009), The mineral composition of water and its contribution to calcium and magnesium intake, in Cotruvo, J., Bartram, J. (eds.). Calcium and magnesium in drinking-water: public health significance. Geneva: World Health Organization:36-56.
Krumgalz, B.S. (1982), Calcium distribution in the world ocean waters. Oceanol. Acta, 5:121–128.
