研究人员开发新的吸附剂去除放射性铯离子核废水

核能是通常被认为是比化石燃料更清洁的发电方式。它不释放空气污染物和温室气体二氧化碳等副产品。然而,它创造了radiotoxic浪费,需要适当的治疗,防止不良环境和健康状况。

的一个主要的副产品核裂变过程用于发电^137年Cs(的一个同位素铯),放射性元素的半衰期为30年,通常是远离核动力装置(NPP)废水通过使用离子交换剂选择性吸附。然而,这个过程是在酸性废水严重阻碍了过剩质子(H⁺)影响吸附能力和损伤的晶格结构吸附剂。

最近,一位Kuk曹教授领导的研究小组从釜山国立大学、韩国,找到一种方法将这种逆境变成一个优势。网上突破性的工作,2023年5月16日和455年卷的出版《有害物质2023年8月5日,他们提出了钾钙thiostannate (KCaSnS),一个新的层状钙(Ca^{2 +})再版硫族离子交换剂。它通常利用问题H⁺离子在酸性废水提高铯离子(Cs⁺)吸附过程。从本质上讲,Ca^{2 +}从KCaSnS淋溶出离子H⁺和计算机科学⁺,使Cs⁺。

“通过变革方法,麻烦质子被纳入Ca转换成有功能的代理^{2 +}到Sn-S矩阵,导致亚稳结构。此外,钙^{2 +}是一个困难比Cs刘易斯酸吗⁺因此离开晶格容易因为其较弱的亲和力的刘易斯软基地^{2 -}在酸性条件下。这为计算机科学提供了一个足够大的空间⁺驻留在其发布的晶格结构,“曹教授解释道,说到底层KCaSnS的作用机制。

在这项研究中,研究小组使用了水热合成过程的小说KCaSnS离子交换材料,并用于调查的吸附Cs的非放射性同位素⁺(避免放射性照射)在不同的解决方案与pH值从1到13。

研究小组发现,在pH值为5.5(中性条件),Cs⁺吸附容量是370毫克/克,而在pH值2(强酸性)的能力增加了68%,至620毫克/克。值得注意的是,这一趋势是完全相反的先前的研究建立了。

研究人员认为这一观点,在中性条件下,Ca^{2 +}淋溶出只有从夹层,占大约20%的总点用于Cs⁺吸附的年代^{2 -}离子Sn-S矩阵。相比之下,在高酸性的条件下,近100%的Ca^{2 +}离子被淋滤从夹层和主体结构,允许更多的Cs⁺离子进入晶格。此外,在所有情况下,层间K⁺参与了离子交换。

这些结果建立KCaSnS作为一个有前途的候选人从NPP废水放射性离子的去除。从这项研究中获得的见解可以开辟新的途径为高性能吸附剂的发展对高酸性环境。“KCaSnS的令人印象深刻的吸附能力可以帮助缓解与放射性废物管理的挑战提供了一个实用的解决方案减少乏燃料后处理过程中产生的放射性废物的体积和核电站的退役,”一个充满希望的曹教授总结道。

参考:杨C, Suh YJ,曹k .浸出从硫族化物结构Ca2 +离子吸附剂的H +电梯Cs (I)吸收。J危害板牙。2023;455:131648。doi:10.1016 / j.jhazmat.2023.131648

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