3 (31) 6. НОВЫЙ КОМПОЗИТНЫЙ СОРБЕНТ НА ОСНОВЕ ИОНООБМЕННОЙ СМОЛЫ С ФЕРРОЦИАНИДНОЙ ФАЗОЙ ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ ЦЕЗИЯ

УДК 502.65:621.039.75:628.3 • Випуск 3 (31) / 2020  • 53-60 сторінки

Бондарь Ю. В., Кузенко С. В., Сливинский В. М.

Бондарь Ю. В., к. геол.-мин. н., ст. н. с., ГУ «Институт геохимии окружающей среды НАН Украины», juliavad_peremoga@ukr.net, https://orcid.org/0000-0002-5511-1387

Кузенко С. В., н. с., ГУ «Институт геохимии окружающей среды НАН Украины» 

Сливинский В. М., главный программист, ГУ «Институт геохимии окружающей среды НАН Украины»

Анотація

Развитие сорбционных технологий для удаления, разделения и концентрирования радионуклидов является важной проблемой. В связи с этим особую актуальность приобретает разработка современных методов синтеза эффективных сорбентов. Для селективного выделения радионуклидов особый интерес представляют композитные сорбенты с сорбционно-активной неорганической фазой. Ионообменные смолы являются перспективной матрицей для получения композитных сорбентов путем in situ формирования неорганических наночастиц на поверхности/внутри полимерных гранул. В данной статье представлены экспериментальные результаты синтеза композитного сорбента на основе макропористой полистирольной смолы с сульфокислотными группами путем in situ формирования сорбционно-активной фазы ферроцианида калия-меди и апробации его для селективного выделения ионов цезия из модельных растворов, содержащих высокие концентрации конкурирующих ионов натрия. Результаты рентгенофазового анализа и электронно-микроскопических исследований подтверждают формирование ферроцианидной фазы на поверхности полимерных гранул в виде плотного равномерного слоя из наноразмерных агрегатов ферроцианида калия-меди. Сорбционные эксперименты показали, что композитные полимерные гранулы с ферроцианидной фазой характеризуются высокой селективностью к ионам цезия в присутствии значительного избытка конкурирующих ионов натрия. Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что синтезированный композитный сорбент на основе макропористых полимерных гранул с ферроцианидной фазой представляет интерес для практического использования в процессах сорбционной очистки природных вод и технологических растворов от радионуклидов цезия.

 Ключові слова: композитный сорбент, ионообменная смола, ферроцианид калия-меди, селективность, 137Cs, жидкие радиоактивные отходы.

Стаття

Література

  1. Waste treatment and immobilization technologies involving inorganic sorbents: IAEA-TECDOC-947. Vienna : IAEA, 1997. 238 p.
  2. Мясоедова Г.В., Никашина В.А. Сорбционные материалы для извлечения радионуклидов из водных сред. Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева. 2006. L (5). c. 55—63.
  3. Милютин В.В., Некрасова Н.А., Харитонов О.В., Фирсова Л.А., Козлитин Е.А. Сорбционные технологии в современной прикладной радиохимии. Сорбционные и хроматографические процессы. 2016. 16( 3). c.313-322.
  4. Epimakhov V., Moskvin, L., Chetverikov V., et al. Treatment of water from spent nuclear fuel storage basins with ion-exchange resins modified with transition metal hexacyanoferrates. Radiochemistry. 2010. 52, p.610–612
  5. Bondar Yu., Kuzenko S., Han D-H. Development of novel nanocomposite adsorbent based on potassium nickel hexacyanoferrate-loaded polypropylene fabric. Nanoscale Res. Lett. 2014. p. 180.
  6. Vincent T., Vincent C., Guibal E. Immobilization of Metal. Hexacyanoferrate Ion-Exchangers for the Synthesis of Metal Ion Sorbents – A Mini-Review. Molecules. 2015. 20. p. 20582 – 20613.
  7. Galysh V.V., Kartel M.T., Milyutin V.V., et al. Composite cellulose-inorganic sorbents for 137Cs recovery. Radioanal. Nucl. Chem. 2014. 301(2). p. 315 – 321.
  8. Воронина А. В, Куляева И. О., Гупта Д. К. Определение параметров селективной сорбции Сs природными и модифицированными ферроцианидами глауконитом и клиноптилолитом. Радиохимия. 2018. 60 (1). c. 35-40.
  9. Епифанов А.О., Епифанова И.Э. Использование композитных сорбентов на основе гексацианоферратов для концентрации радиоцезия при проведении радиологического мониторинга природных вод. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2018. 11 ( 1) . с. 181-187.
  10. Watari K., Imai K., Ohmomo Y., et al. Simultaneous adsorption of Cs-137 and I-131 from water and milk on metal ferrocyanide-anion exchange resin. Nucl. Sci. Techn. 1988. 25 (5). p. 495–499.
  11. Won H.-J., Moon J.-K., Jung C.-H., et al. Evaluation of ferrocyanide anion exchange resins regarding the uptake of Cs+ ions and their regeneration. Nuclear Engineer.Technol. 2008. 40 (6). p. 489–496.
  12. Valsala, T.P., Roy, S.C., Shah, J.G., et al. Removal of radioactive caesium from low level radioactive waste (LLW) streams using cobalt ferrocyanide impregnated organic anion exchanger. Hazard. Mater. 2009. 166. p.1148–1153.
  13. Тананаев И.В., Сейфер Г. Б., Харитонов Ю. Я. и др. Химия ферроцианидов. – М.: Наука, 1971. 320 с.
  14. Chang С-Y., Chau L-K., Hu W-P., et al. Nickel hexacyanoferrate multilayers on functionalized mesoporous silica supports for selective sorption and sensing of cesium. Mesopor. Mat. 2008. 109 (1-3). p. 505—512
  15. Mimura H., Lehto J., Harjula R. Chemical and Thermal Stability of Potassium Nickel Hexacyanoferrate(II) . J. Nucl. Sci. Technol. 1997. 34(6). p. 582 – 587.
  16. Didukh M. I., Lazaryev М. М. Use of natural minerals as sorbents of radiocaesium in agricultural production. Вісник ЖНАЕУ. 2010. № 1 (47, 1). с. 3-10.