Исследователи разрабатывают высокие

4 мая 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

корректура

Пусанский национальный университет

Ядерная энергия имеет решающее значение для производства экологически чистой энергии, но связанное с ней радиоактивное загрязнение требует стратегических решений. Цезий (Cs+) — токсичный радионуклид, образующийся на атомных электростанциях, который требует методов иммобилизации и высокой адсорбции для предотвращения загрязнения окружающей среды.

Хотя адсорбенты на основе фосфатов являются отличными кандидатами для очистки, их неэффективный ионный обмен приводит к ограниченной адсорбционной способности. Высокая теоретическая адсорбция фосфатных адсорбентов не соответствует их экспериментальной адсорбционной способности.

Чтобы удалить вредный Cs+ из радиоактивных сточных вод, исследователи Пусанского национального университета под руководством профессора Кук Чо из факультета экологической инженерии синтезировали фосфаты типа дитмарита со слоистой структурой, идеально подходящей для легкого ионного обмена.

Команда обнаружила, что их фосфаты магния обладают рекордно высокой способностью к адсорбции Cs+, превосходя стандартные адсорбенты благодаря обменным ионам и осаждению растворением. Профессор Чо говорит: «Наличие обменных ионов и осаждение растворением позволило достичь рекордно высокой адсорбционной способности Cs+, которая выше, чем у стандартных адсорбентов».

Исследование было опубликовано в Журнале опасных материалов. Используя однореакторный гидротермальный метод, команда синтезировала KMgPO4⋅H2O (KMP) и NH4MgPO4⋅H2O (NMP), оба из которых представляют собой соединения типа дитмарита, имеющие высокую теоретическую адсорбционную емкость 754 мг г-1 и 856 мг г. − 1 для Cs+ соответственно.

Синтезированные КМП и НМП обладали замечательной адсорбционной способностью 630 мг/г и 711 мг/г соответственно, что составляло 84% от их теоретической адсорбционной способности. Эти экспериментально измеренные значения адсорбционной емкости являются самыми высокими среди всех зарегистрированных адсорбентов для Cs+.

Затем команда охарактеризовала и проанализировала физические и химические свойства фосфатов. Основываясь на эффективности адсорбции Cs+ KMP и NMP, они показали, что эти фосфаты не лучше всего подходят для использования в воде с высокими концентрациями двухвалентных ионов. Однако их все еще можно использовать в процессах реадсорбции Cs+ после процессов десорбции для концентрирования Cs+ и уменьшения объема отходов.

Профессор Чо говорит: «Cs+ — это популярный радионуклид, вырабатываемый на атомных электростанциях, и объем его отходов должен быть сведен к минимуму для утилизации. Чтобы минимизировать объем, предпочтительным является адсорбент с более высокой адсорбционной способностью».

Исследование показало, что новые фосфаты эффективно адсорбируют Cs+, обеспечивая экономически эффективный метод утилизации радиоактивных отходов. Это особенно важно в мире, где ожидается увеличение количества атомных электростанций, а правильное хранение с соответствующими адсорбентами станет решающим фактором для устойчивости.

В заключение, высокая адсорбционная способность и стабильность синтезированных фосфатов делают их перспективными кандидатами для решения проблемы утилизации радиоактивных отходов.

Больше информации: Зецю Ли и др., Фосфаты магния типа Диттмарита для высокоэффективного улавливания Cs+, Журнал опасных материалов (2023). DOI: 10.1016/j.jhazmat.2023.131385

Информация журнала:Журнал опасных материалов