Бондар Ю.В., Кузенко С.В.

Анотація

Розробка ефективних сорбентів для селективного вилучення радіонуклідів із забруднених вод є актуальною проблемою, вирішення якої необхідне для зменшення кількості небезпечних рідких радіоактивних відходів та зниження потенційних екологічних ризиків при поводженні з ними. Природні цеоліти довгий час використовуються для дезактивації забруднених вод, але їх застосування для селективного вилучення радіонуклідів лімітується низкою недоліків, пов’язаних із зниженням селективності при збільшенні мінералізації розчину, а також з оборотним характером сорбції радіонуклідів. Синтез композитних сорбентів на основі природних цеолітів з інкорпорованою сорбційно-активною неорганічною фазою розглядають як перспективний метод отримання недорогих сорбентів із високою селективністю по відношенню до певних радіонуклідів при їх адсорбції з високосольових розчинів. У роботі представлено результати синтезу композитного сорбенту для селективного видалення іонів цезію на основі клиноптилолітового туфу Сокирницького родовища (Україна) з інкорпорованою фазою фероціаніду калію-міді. Зразки природного і композитного клиноптилоліту були апробовані в якості сорбентів для селективного вилучення іонів цезію з модельних одно- і мультикомпонентних розчинів, які містили високі концентрації конкуруючих іонів натрію і калію. Показано, що мінералізація розчину істотно впливає на адсорбційні параметри природного клиноптилоліту, тоді як зразки композитного сорбенту демонструють високі адсорбційні параметри при сорбції іонів цезію з модельних мультикомпонентних розчинів з високим солевмістом. Доведено, що присутність фероціанідної фази призводить до збільшення селективності композитного сорбенту порівняно з природним клиноптилолітом, а також до посилення фіксації адсорбованих іонів цезію.

 Ключові слова: клиноптилоліт, композитний сорбент, фероціанід калію-міді, селективність, ¹³⁷Cs, рідкі радіоактивні відходи.

Стаття

Література

1. Lehto J., Harjula R. Selective Separation of Radionuclides from Nuclear Waste Solutions with Inorganic Ion Exchangers. Radiochim. Acta. 1999. 86. p. 65 – 70.
2. Application of Ion Exchange Process for the treatment of Radioactive Waste and Management of Spent Ion Exchangers: IAEA-TECDOC -408. Vienna : IAEA, 2002. 114 p.
3. Мясоедова Г.В., Никашина В.А. Сорбционные материалы для извлечения радионуклидов из водных сред. Рос. хим. журнал. 2006. 50(5). с.55 – 63.
4. Бондарь Ю. В., Кузенко С. В., Сливинский В. М., Коромысличенко Т. И. Новые композитные волокна для очистки природных и сточных вод от радионуклидов цезия. Ядерна фізика та енергетика. 2017. 18(1). с. 106 – 114.
5. Тананаев И.В., Сейфер Г. Б., Харитонов Ю. Я. и др. Химия ферроцианидов. М.: Наука, 1971. 320 с.
6. Tusa E.H., Paavola A., Harjula R. et al. Industrial Scale Removal of Cesium with Hexacyanoferrate Exchanger – Process Realization and Test Run. Technol. 1994. 107. р. 279 – 284.
7. Vincent T., Vincent C., Guibal E. Immobilization of Metal Hexacyanoferrate Ion-Exchangers for the Synthesis of Metal Ion Sorbents – A Mini-Review. 2015. 20. р. 20582 – 20613.
8. Dyer A., Hriljac J., Evans N., et al. The use of columns of the zeolite clinoptilolite in the remediation of aqueous nuclear waste streams. Radioanal. Nucl. Chem. 2018. 318 (3). р. 2473–2491.
9. Hofstetter K. J., Hitz C. G. The use of the submerged demineralizer system at Three Mile Island. Sci. Technol. 1983. 18. р. 1747- 1764.
10. Тарасевич Ю. И. Применение природных сорбентов в качестве дезактивирующих агентов при ликвидации последствий Чернобыльской катастрофы. Химия и технология воды. 1996. 18 (2). с. 127-
11. Lehto J., Koivula R., Leinonen H., et al. Removal of Radionuclides from Fukushima Daiichi Waste Effluents.  Purific. Reviews. 2019. 48 (2). р.122 – 142.
12. Ярошенко К.К., Шабалін Б.Г., Колябіна І.Л., Бондаренко Г.М. Сорбція ⁹⁰Sr і ¹³⁷Cs з модельних розчинів рідких радіоактивних відходів природним та модифікованим цеолітами Сокирницького родовища. Геохімія техногенезу. 2019. 30(2). с. 308-313.
13. Mimura H., Kimura M., Akiba K., et al. Selective removal of cesium from sodium nitrate solutions by potassium nickel hexacyanoferrate-loaded chabazites. Sci. Technol. 1999. 34 (1). р. 17 – 28.
14. Kazemian H., Zakeri H., Rabbani M.S. Cs and Sr removal from solution using potassium nickel hexacyanoferrate impregnated zeolites. J. Radioanal. Nucl. Chem. 2006. 268 (2). р. 231 –
15. Milyutin V., Kononenko O., Mikheev S., Gelis V. Sorption of cesium on finely dispersed composite ferrocyanide sorbents. 2010. 52 (3). р.281- 283.
16. Voronina, A.V., Blinova, M.O., Kulyaeva, I.O. et al.Sorption of cesium radionuclides from aqueous solutions onto natural and modified aluminosilicates. Radiochemistry. 2015. 57 (5). p. 522–529.
17. Voronina A.V., Kulyaeva I.O., Gupta D.K. Determination of the Parameters of Selective ¹³⁷Cs Sorption onto Natural and Ferrocyanide-Modified Glauconite and Clinoptilolite. Radiochemistry. 2018. 60(1). p. 35–41.
18. Гречановская Е.Е. Метрика элементарной ячейки и Si/Al-отношение в цеолитах ряда гейландит — клиноптилолит Сокирницкого месторождения (Закарпатье, Украина). Мінерал. журн. 2010. 32 (4). с. 12 – 22.
19. Bondar Yu. , Kuzenko S., Han D-H. Development of novel nanocomposite adsorbent based on potassium nickel hexacyanoferrate-loaded polypropylene fabric. Nanoscale Res. Lett. 9. 180.
20. Pechar F., Rykl D. Infrared spectra of natural zeolites of the stilbite group. zvesti. 1981. 35(2). p. 189 – 202.
21. Накамото K.Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений. М.: Мир, 1991. 536 с.
22. 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.
23. Popov V.E., Il’icheva N.S., Stepina I.A., et al.Influence of the potassium and ammonium ion concentrations on the selective sorption of ¹³⁷Cs by illite and clinoptilolite.  Radiochemistry. 53 (1). p. 97–102.
24. Didukh M. I., Lazaryev М. М. Use of natural minerals as sorbents of radiocaesium in agricultural production. Вісник ЖНАЕУ. 2015. 47 (1). с. 3 – 10.