Руденко І.М, Пушкарьов О.В., Зубко О.В., Долін В.Вік., Кошлякова Т.О.

Анотація

Для вивчення механізму екстракції тритію з водних розчинів цеолітом були створені дві аналогічні за складом закриті стаціонарні експериментальні системи на основі кліноптилоліту Сокирницького родовища (Україна). У першому експерименті використовували незмінений природний кліноптилоліт, у другому – мінерал термічно оброблений при 110 °С. Тривалість експериментів становила близько 10 місяців. Виміри питомої активності тритію у водному залишку і у мінеральному середовищі дозволили визначити перерозподіл тритію між твердою і рідкою фазами, а також між різними структурними позиціями в кліноптилоліті. Наявна у кліноптилоліті адсорбована волога при взаємодії мінеральної і водної фаз на початку призводить до часткового зменшення концентрації тритієвого індикатора в «НТО». Надалі ця волога забезпечує можливість транзитного проникнення молекул НТО в канали кліноптилоліту внаслідок дифузійного молекулярного обміну НТО ↔ Н2О між водною та мінеральною фазами. Термічна обробка знижує можливість часткового розбавлення тритійованої води, що взаємодіє з мінералом. Термічна активація адсорбційних центрів в мінеральній масі забезпечує більш ефективне вилучення тритієвого індикатора з водної фази. Після термічної обробки поровий простір і поверхня мінеральних частинок звільняються від наявної в мінералі адсорбованої води, а їх поверхня термічно активується. Це призводить до відносно більш інтенсивної поверхневої адсорбції, де накопичується до 68,5% поглинутого мінералом тритієвого індикатора. Взаємодія тритійованої води з термічно активованою поверхнею мінеральних частинок супроводжувалася динамічними адсорбційно-десорбціоними процесами, електрокінетичними явищами в поверхневому електричному шарі, які обумовили фракціонування ізотопів водню з коефіцієнтом α = 1,17. Наявність у термічно обробленому кліноптилоліті аналогічної з вихідним мінералом часткової заповненості координаційних сфер лужних катіонів забезпечило можливість фракціонування ізотопів водню в каналах мінералу з коефіцієнтом α = 1,16. Термічна обробка кліноптилоліту змінила співвідношення ізотопів водню і в гідроксильних групах, де відповідно збільшився коефіцієнт фракціонування α до 1,06.

 Ключові слова: тритій, кліноптилоліт, мінеральний адсорбент, тритійована вода, термічна обробка, фракціонування, ізотопи водню.

Стаття

---

---

Література

1. Гречановская Е. Е. Метрика элементарной ячейки и Si/Al-отношение в цеолитах ряда гейландит-клиноптилолит Сокирницкого месторождения (Закарпатье, Украина) / / Мінералогічний журнал. – 2010. – Т. 32, № 4. – c. 12-22.
2. Гречановская Е. Е.Микрогетерогенность гейландита-клиноптилолита и её проявление при дегидратации / Гречановская Е. Е., Мельников В. С. // Минералогические музеи. – СпбГУ. – Россия. – Санкт-Петербург. – 2005. – c. 243-244.
3. Дир У.А., Хауи Р.А., Зусманн Дж. Породообразующие минералы. – М. : Мир, 1966. т.3. – 317 с.
4. Кукушкин Ю. Н. Лиганды координационных соединений, 1981. Л., 74 c.
5. Несмеянов Ан. Н. Радиохимия. – М.: Химия, 1972.-591 с.
6. Поспелов Г. Л. Парадоксы, геолого-физическая сущность и механизмы метасоматоза. «Наука». Новосибирск, 1973. – 355 с.
7. Пушкарьов О.В., Приймаченко В.М. Взаємодія тритієвої води з глинистими мінералами. //Збірник наукових праць/ Інститут геохімії навколишнього середовища – Київ, 2010. – вип..18. c.–149-156.
8. Тарасевич Ю. И. Адсорбция на глинистых минералах. / Ю.И. Тарасевич, Ф. Д. Овчаренко. К.:Наук. думка, 1975. – 348 с.
9. Breck D.W. Zeolite, molecular sieves. Structure,chemistry, and use. 1974, N.Y., London, Sydney, Toronto. 781 p.
10. Brindley G.W. Disscussions and recommendatios concerning the nomenclature of clay minerals and related phillosilicates. // Clay and clay minerals: Proc. 14th Nat. Conf. – Oxford etc. Pergamon press, 1966. – p. 27-34.
11. Cross-cutting support to improved knowledge on tritium management in fission and fusion facilities. Horizon 2020. Euratom Research and Training Programme 2014-2018 [Электронный ресурс]:http://ec.europa.eu/research/participants/portal/desktop/en/opportunities/h2020/calls/nfrp-2016-2017.html#c,topics=callIdentifier/t/NFRP-2016-2017/1/1/1/default-group&callStatus/t/Forthcoming/1/1/0/defaultgroup&callStatus/t/Open/1/1/0/default-group&callStatus/t/Closed/1/1/0/default-group&+identifier/desc.Call : NFRP-2016-2017
12. De Bur J.H. The Dynamical character of adsorption. Oxford, Clarendon Press, 1953, 291 р.
13. Lopez-Galindo A. Tritium redistribution between water and clay minerals/ Lopez-Galindo A. Fenoll Hach-Ali P., Pushkarev A.V., Lytovchenko A.S., Baker J.H., Pushkarova R.A. //Applied Clay Science, 2008, v.39, p. 151–159.
14. Lytovchenko A.S. Assessment of the potential ability of phyllosilicates to accumulate and retain tritium in structural OH-groups. /Lytovchenko A.S., Pushkarev A.V., Samodurov V.P., Baker J.H., Fenoll Hach-Ali P. , Lopez-Galindo A.//Mineralogical Journal. – 2005. N 2. – p. 59-65.
15. Melnikov V. S., Grechanovs’ka O. Si/Al-ration in heulandite-clinoptilolite series and genesis of Transcarpatian zeolite deposites / Carpatian – Balkan Geological Association, XVI Congress August 30th- September 2nd. – Austria, Vienna. – 1998. – Abstracts.– p.378.
16. Némethy G., Scheraga H. A., 1962. Structure of Water and Hydrophobic Bonding in Proteins. I. A Model for the Thermodynamic Properties of Liquid Water. J. Chem. Phys. 36, 3382.