Синтез и исследование композитных сорбентов на основе смешанных ферроцианидов K-Co и K-Cu для извлечения цезия из водных сред

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Предложен новый метод создания композитных сорбционных материалов на основе смешанных ферроцианидов K-Co и K-Cu с использованием полиэтилена. Уникальность этого метода заключается в гидрофобизации материала посредством интеграции волокон полиэтилена в структуру ферроцианидов. С помощью растровой электронной микроскопии, рентгенофазового анализа и низкотемпературной адсорбции азота исследована морфология поверхности и структура полученных сорбентов. Изучены особенности извлечения микро- и макроконцентраций катионов Cs+, а также радионуклида 137Cs из морской воды в статических условиях. Проведена аппроксимация экспериментальных данных сорбции с использованием уравнений Ленгмюра и Фрейндлиха, а также вычислены значения предельной сорбции Gmax и константы адсорбционного равновесия. Сорбенты, синтезированные с добавлением полиэтилена, обладают наилучшими сорбционными характеристиками (степень очистки морской воды от ионов цезия достигает 99%). Средний коэффициент распределения цезия в морской воде составляет 3.8 × 104 мл/г при отношении твердой и жидкой фаз 1000 мл/г. Это свидетельствует о перспективах применения указанных сорбентов для очистки морской воды от радиоактивного цезия.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Н. Драньков

Дальневосточный федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: artur.drankov@gmail.com
Россия, Владивосток

В. А. Балыбина

Дальневосточный федеральный университет

Email: artur.drankov@gmail.com
Россия, Владивосток

А. М. Зарубо

Объединенный институт энергетических и ядерных исследований – Сосны НАН Беларуси

Email: artur.drankov@gmail.com
Белоруссия, Минск

В. В. Милютин

Институт физической химии и электрохимии им. А.А. Фрумкина РАН

Email: artur.drankov@gmail.com
Россия, Москва

А. О. Лембиков

Дальневосточный федеральный университет

Email: artur.drankov@gmail.com
Россия, Владивосток

С. М. Писарев

Дальневосточный федеральный университет

Email: artur.drankov@gmail.com
Россия, Владивосток

Е. А. Пономарева

Дальневосточный федеральный университет

Email: artur.drankov@gmail.com
Россия, Владивосток

Н. Ю. Савельева

Дальневосточный федеральный университет

Email: artur.drankov@gmail.com
Россия, Владивосток

Н. Г. Кокорина

Дальневосточный федеральный университет

Email: artur.drankov@gmail.com
Россия, Владивосток

Список литературы

  1. Авраменко В.А., Железнов В.В., Майоров В.Ю. и др. // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 5.
  2. Alshuraiaan B., Pushkin S., Kurilova A. et al. // Energies. 2021. V. 14. № 12. P. 3079. https://doi.org/10.3390/en14123709
  3. Diaz-Maurin F., Sun H.C., Yu J. et al. // Mater. Res. Soc. 2019. № 4. P. 959. https://doi.org/10.1557/adv.2018.636
  4. Gupta N.K., Sengupta A., Gupta A. et al. // J. Environ. Chem. Eng. 2018. V. 6. № 2. P. 2159. https://doi.org/10.1016/j.jece.2018.03.021
  5. Avramenko V.A., Burkov I.S., Zheleznov V.V. et al. // At. Energ. 2002. V. 92. № 6. Р. 488.
  6. Avramenko V.A., Egorin A.M., Papynov E.K. et al. // Radiochem. 2017. V. 59. № 4. P. 407. https://doi.org/10.1134/S1066362217040142
  7. Милютин В.В., Гелис В.М., Козлитин Е.А. и др. // Вопросы радиационной безопасности. 2013. № 4. С. 23.
  8. Тананаев И.Г., Авраменко В.А. // Журн. Белорус. гос. ун-та. Сер. Экология. 2017. № 4. С. 33.
  9. Tananaev I.V., Seifer G.B., Kharitonov Yu.Ya. et al. // Ferrocyanide Chemistry. M.: Nauka. 1971.
  10. Sharygin L.M., Borovkova O.L., Kalyagina M.L. et al. // Radiochem. 2013. V. 55. № 1. P. 91. https://doi.org/10.1134/S1066362213010177
  11. Zemskova L.A., Egorin A.M., Tokar E.A. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. P. 1268. https://doi.org/10.1134/S0036023621090175
  12. Tokar’ E., Zemskova L., Tutov M. et al. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2020. V. 325. P. 567. https://doi.org/10.1007/s10967-020-07248-9
  13. Remez V.P., Zelenin V.I., Smirnov A.L. et al. // Sorbts. Khromatogr. Prots. 2009. V. 9. P. 739.
  14. Bezhin N.A., Dovhyi I.I., Milyutin V.V. et al. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2021. V. 327. P. 1095. https://doi.org/10.1007/s10967-020-07588-6
  15. Han F., Zhang G.H., Gu P.J. et al. // Radioanal. Nucl. Chem. 2013. V. 295. P. 369. https://doi.org/10.1007/s10967-012-1854-3
  16. Prout W.E., Russell E.R., Groh H.J. et al. // J. Inorg. Nucl. Chem. 1965. V. 27. P. 473. https://doi.org/10.1016/0022- 1902(65)80367 -0
  17. Vincent C., Hertz A., Vincent T. et al. // Chem. Eng. J. 2014. V. 236. P. 202. https://doi.org/10.1016/j.cej.2013.09.087
  18. Zheleznov V.V., Vysotskii V.L. // At. Energ. 2002. V. 92. P. 493. https://doi.org/10.1023/A:1020270300242
  19. Kosyakov V.N., Veleshko A.N., Veleshk I.E. // Radiochem. 2006. V. 48. P. 589. https://doi.org/10.1134/S1066362206060099
  20. Egorin A., Tokar E., Zemskova L. et al. // Radiochim. Acta. 2016. V. 104. P. 657. https://doi.org/10.1080/01496395.2017.1321669
  21. Papynov E.K., Dran'kov A.N., Tkachenko I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. № 6. P. 820. https://doi.org/10.1134/S0036023620060157
  22. Balybina V., Dran'kov A., Tananaev I. et al. // Mater. Sci. Forum. 2021. V. 1045. P. 141. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.1045.141
  23. Papynov E.K., Mayorov V.Y., Palamarchuk M.S. et al. // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2013. V. 68. P. 374. https://doi.org/10.1007/s10971-013-3039-0
  24. Svetogorov R., Dorovatovskii P., Lazarenko V. // Cryst. Res. Technol. 2020. V. 55. P. 1900184. https://doi.org/10.1002/crat.201900184
  25. Светогоров Р.Д. Dionis – Diffraction Open Integration Software. Cвидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018660965.
  26. Dran'kov A., Shichalin O., Papynov E. et al. // Nucl. Eng. Technol. 2022. V. 54. P. 1991. https://doi.org/10.1016/j.net.2021.12.010
  27. Momma K., Izumi, F. // J. Appl. Crystallogr. 2011. V. 44. P. 1272. http://dx.doi.org/10.1107/S0021889811038970
  28. Вольхин В.В., Зильберман М.В., Колесова С.А. и др. // Журн. прикл. химии. 1975. Т. 48. С. 54.
  29. Valsala T.P., Joseph A., Shah J.G. et al. // J. Nucl. Mater. 2009. V. 384. № 2. P. 146.
  30. Loos-Neskovic C., Ayrault S., Badillo V. et al. // J. Solid State Chem. 2004. V. 177. № 6. P. 1817.
  31. Giles C.H., MacEwan T.H., Nakhwa S.N. et al. // J. Chem. Soc. 1960. V. 14. P. 3973. http://dx.doi.org/10.1039/jr9600003973

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Рентгенограммы ФЦ K-Cu и ФЦ K-Co, состав образцов представлен в табл. 3.

Скачать (146KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Кристаллическая структура ФЦ K-Co (а) и ФЦ K-Cu (б) с отмеченными плоскостями Миллера в ПО Vesta [25].

Скачать (363KB)
Метаданные
4. Рис. 3. РЭМ-изображения поверхности смешанных ферроцианидов: а – ФЦ K-Co-PE с добавлением полиэтилена, б – ФЦ K-Cu-PE с добавлением полиэтилена.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Изотермы низкотемпературной сорбции–десорбции азота и гистограммы распределения размера пор, рассчитанного по методу DFT, для ФЦ K-Co-PE (а) и ФЦ K-Cu-PE (б).

Скачать (295KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изотермы сорбции 133Cs из растворов дистиллированной воды: а – ФЦ K-Co-Pe, б – ФЦ K-Cu-Pe; аппроксимация экспериментальных значений (1), с использованием уравнения Фрейндлиха (2).

Скачать (168KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025