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

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

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