ỨNG DỤNG ĐỒNG HEXACYANO FERRATE (II) ĐỂ LOẠI BỎ ION CESI VÀ STRONTI RA KHỎI DUNG DỊCH NƯỚC

Nguyễn Đình Trung, Lê Vũ Trâm Anh, Trương Đông Phương, Huỳnh Thị Ánh Ly

Tóm tắt


 

Vật liệu có kích thước nano đồng hexacyanoferrate (CuHF) được điều chế bằng phương pháp đồng kết tủa hóa học với giá thành tổng hợp thấp. Các kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu này là chất hấp phụ các ion chất thải phóng xạ như cesi và stronti hiệu quả. Các phương pháp phổ hồng ngoại Furier, phổ nhiễu xạ tia X, quang phổ phân tán năng lượng tia X, và kính hiển vi điện tử truyền qua chất lượng cao được dùng để xác định hình thái của vật liệu đồng hexacyanoferrate. Vật liệu Cu13[Fe(CN)6]14.(2K).10H2O có cấu trúc lập phương (nhóm không gian F-43) kích thước khoảng từ 10 đến 30 nm và có diện tích bề mặt 462,42 m2/g. Sự hấp thu Cs+ và Sr+ phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch, dung lượng hấp thu cực đại của vật liệu này được ghi nhận ở giá trị
pH 6. Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir có thể dùng để mô tả quá trình hấp phụ ion Cs+ và Sr+bởi vật liệu CuHF. Giá trị hấp dung cực đại tính toán theo mô hình Langmuir là 143.95 mg/g và 79.26 mg/g lần lượt đối với ion Cs+ và Sr+. Vật liệu nano CuHF trong nghiên cứu này được đánh giá là vật liệu hấp phụ tiềm năng và đầy hứa hẹn trong việc xử lí ion Cs+ và Sr+ trong dung dịch chất thải phóng xạ vì có dung lượng hấp phụ cực đại lớn, dễ tổng hợp và giá thành tổng hợp thấp.

 


Từ khóa


hấp thu; Cesi, đồng hexacyanoferrate; Stronti; nano

Toàn văn:

PDF

Trích dẫn


Aguila, B., Banerjee, D., Nie, Z., Shin, Y., Ma, S., & Thallapally, P. K. (2016). Selective removal of cesium and strontium using porous frameworks from high level nuclear waste. Chemical Communications, 52(35), 5940-5942. doi:10.1039/c6cc00843g

Ali, M. M. S., Sami, N. M., & El-Sayed, A. A. (2020). Removal of Cs+, Sr2+ and Co2+ by activated charcoal modified with Prussian blue nanoparticle (PBNP) from aqueous media: kinetics and equilibrium studies. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. doi:10.1007/s10967-020-07067-y

Avila, M., Reguera, L., Rodríguez-Hernández, J., Balmaseda, J., & Reguera, E. (2008). Porous framework of T2[Fe(CN)6]•xH2O with T=Co, Ni, Cu, Zn, and H2 storage. Journal of Solid State Chemistry, 181(11), 2899-2907. doi:10.1016/j.jssc.2008.07.030

Clarke, T. D., & Wai, C. M. (1998). Selective Removal of Cesium from Acid Solutions with Immobilized Copper Ferrocyanide. Analytical Chemistry, 70(17), 3708-3711. doi:10.1021/ac971138b

El-Kamash, A. M. (2008). Evaluation of zeolite A for the sorptive removal of Cs+ and Sr2+ ions from aqueous solutions using batch and fixed bed column operations. Journal of Hazardous Materials, 151(2-3), 432-445. doi:10.1016/j.jhazmat.2007.06.009

Faghihian, H., Iravani, M., Moayed, M., & Ghannadi-Maragheh, M. (2013). Preparation of a novel PAN–zeolite nanocomposite for removal of Cs+ and Sr2+ from aqueous solutions: Kinetic, equilibrium, and thermodynamic studies. Chemical Engineering Journal, 222, 41–48. doi:10.1016/j.cej.2013.02.035

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2020.106210

Hwang, K. S., Park, C. W., Lee, K.-W., Park, S.-J., & Yang, H.-M. (2017). Highly efficient removal of radioactive cesium by sodium-copper hexacyanoferrate-modified magnetic nanoparticles. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 516, 375-382. doi:10.1016/j.colsurfa.2016.12.052

Kiener, J., Limousy, L., Jeguirim, M., Le Meins, J.-M., Hajjar-Garreau, S., Bigoin, G., & Ghimbeu, C. M. (2019). Activated Carbon/Transition Metal (Ni, In, Cu) Hexacyanoferrate Nanocomposites for Cesium Adsorption. Materials, 12(8), 1253. doi:10.3390/ma12081253

Koo, Y.-H., Yang, Y.-S., & Song, K.-W. (2014). Radioactivity release from the Fukushima accident and its consequences: A review. Progress in Nuclear Energy, 74, 61-70. doi:10.1016/j.pnucene.2014.02.013

Loos-Neskovic, C., Ayrault, S., Badillo, V., Jimenez, B., Garnier, E., Fedoroff, M., … Merinov, B. (2004). Structure of copper-potassium hexacyanoferrate (II) and sorption mechanisms of cesium. Journal of Solid State Chemistry, 177(6), 1817-1828.

Ma, B., Oh, S., Shin, W. S., & Choi, S.-J. (2011). Removal of Co2+, Sr2+ and Cs+ from aqueous solution by phosphate-modified montmorillonite (PMM). Desalination, 276(1-3), 336-346. doi:10.1016/j.desal.2011.03.072

Mimura, H., Lehto, J., & Harjula, R. (1997). Selective Removal of Cesium from Simulated High-level Liquid Wastes by Insoluble Ferrocyanides. Journal of Nuclear Science and Technology, 34(6), 607-609. doi:10.1080/18811248.1997.9733715

Murray-Rust, P. Open-access collection of crystal structures of organic, inorganic, metal-organics compounds and minerals, excluding biopolymers. Retreived from http://www.crystallography.net/cod/

Parajuli, D., Takahashi, A., Noguchi, H., Kitajima, A., Tanaka, H., Takasaki, M., … Kawamoto, T. (2016). Comparative study of the factors associated with the application of metal hexacyanoferrates for environmental Cs decontamination. Chemical Engineering Journal, 283, 1322-1328. doi:10.1016/j.cej.2015.08.076

Singh, S., Eapen, S., Thorat, V., Kaushik, C. P., Raj, K., & D’Souza, S. F. (2008). Phytoremediation of 137cesium and 90strontium from solutions and low-level nuclear waste by Vetiveria zizanoides. Ecotoxicology and Environmental Safety, 69(2), 306-311. doi:10.1016/j.ecoenv.2006.12.004

Sun, Sh. D., Zhang, X. Ch., Cui, J., & Liang Sh. H. (2020). Identification of the Miller indices of crystallographic plane: A tutorial and comprehensive review on fundamental theory, universal methods based on different case studies and matters needing attention, RCS. Nanoscale, 12,16657-16677, doi:10.1039/D0NR03637D

Takahashi, A., Kitajima, A., Parajuli, D., Hakuta, Y., Tanaka, H., Ohkoshi, S., & Kawamoto, T. (2016). Radioactive cesium removal from ash-washing solution with high pH and high K + -concentration using potassium zinc hexacyanoferrate. Chemical Engineering Research and Design, 109, 513-518. doi:10.1016/j.cherd.2016.02.027

Vincent, T., Vincent, C., & Guibal, E. (2015). Immobilization of Metal Hexacyanoferrate Ion-Exchangers for the Synthesis of Metal Ion Sorbents—A Mini-Review. Molecules, 20(11), 20582-20613. doi:10.3390/molecules201119718

Vipin, A. K., Ling, S., & Fugetsu, B. (2014). Sodium cobalt hexacyanoferrate encapsulated in alginate vesicle with CNT for both cesium and strontium removal. Carbohydrate Polymers, 111, 477-484. doi:10.1016/j.carbpol.2014.04.037

Vipin, A. K., Ling, S., & Fugetsu, B. (2016). Removal of Cs+ and Sr2+ from water using MWCNT reinforced Zeolite-A beads. Microporous and Mesoporous Materials, 224 84-88 http://dx.doi.org/10.1016/j.micromeso.2015.11.024

Voronina, A. V., Noskov, Yu, A., Semenishchev V. S., & Gupta, D. K. (2020). Decontamination of seawater from 137Cs and 90Sr radionuclides using inorganic sorbents. Journal of Environmental Radioactivity, 217, 106210.

Wang, L., Feng, M., Liu, C., Zhao, Y., Li, S., Wang, H., … Li, S. (2009). Supporting of Potassium Copper Hexacyanoferrate on Porous Activated Carbon Substrate for Cesium Separation. Separation Science and Technology, 44(16), 4023–4035. doi:10.1080/01496390903183253

Yasunari, T. J., Stohl, A., Hayano, R. S., Burkhart, J. F., Eckhardt, S., & Yasunari, T. (2011). Cesium-137 deposition and contamination of Japanese soils due to the Fukushima nuclear accident. Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(49), 19530-19534. doi:10.1073/pnas.1112058108

Zong, Y., Zhang, Y., Lin, X., Ye, D., Qiao, D., & Zeng, S. (2017). Correction: Facile synthesis of potassium copper ferrocyanide composite particles for selective cesium removal from wastewater in the batch and continuous processes. RSC Advances, 7(54), 33974-33974. doi:10.1039/c7ra90079a




DOI: https://doi.org/10.54607/hcmue.js.19.3.3146(2022)

Tình trạng

  • Danh sách trống