حذف جذبی رادیونوکلوئیدهای 90Sr و 137Cs از پسماند مایع پرتوزای راکتور تحقیقاتی تهران به وسیله‌ی نانوذرات تیتانوسیلیکات آلاییده شده با Nb و Ge

علمدار میلانی, سعید; مراغه میانجی, بهزاد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

پژوهشکده‌ی مواد و سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران

چکیده

نانوذرات تیتانوسیلیکات آلاییده شده با Nb و Ge، به روش آب- گرمایی ساخته شده و توانایی آن‌ها در حذف رادیونوکلوئیدهای ⁹⁰Sr و ¹³⁷Cs از پسماند مایع پرتوزای راکتور تحقیقاتی تهران در روش ناپیوسته ارزیابی شد. فاز بلوری و ریخت‌شناسی نمونه‌های ساخته شده، به ترتیب با استفاده از پراش‌سنجی پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترون پویشی (SEM) بررسی شد. تجزیه‌ی عنصری نمونه‌های جاذب با استفاده از فلوئورسانی پرتو ایکس (XRF) به انجام رسید. مساحت سطح نمونه‌های ساخته شده، با استفاده از جذب و واجذب نیتروژن
(BET) اندازه‌یابی شد. اثر پارامترهای دما، زمان ماند و pH پسماند بر میزان حذف رادیونوکلوئیدهای ^90ُSr و ¹³⁷Cs بررسی شد. یافته‌ها نشان داد که نمونه‌های ساخته شده، از توانایی خوبی برای جذب این رادیونوکلوئیدها از پسماند مایع پرتوزای راکتور تحقیقاتی تهران و به طور کلی آمایش پسماندهای مایع برخوردارند. نمونه‌های تیتانوسیلیکات آلاییده شده تا 25 درصد وزنی با درصدهای وزنی مساوی (50%) از Nb و Ge، تقریباً 98.5% از ¹³⁷Cs و 86.3% از ⁹⁰S^rرا از پسماند حذف کرد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.17351871.1396.38.4.7.1

عنوان مقاله [English]

Adsorptive Removal of 90Sr and 137Cs Radionuclides by Nb-Ge Doped Titanosilicate Nanoparticles from Liquid Radioactive Waste of Tehran Research Reactor

نویسندگان [English]

S A. Milani
B Maraghe Mianji

چکیده [English]

The Nb-Ge doped titanosilicate nanoparticles were synthesized using a hydrothermal method and their adsorptive behavior for ⁹⁰Sr and ¹³⁷Cs radionuclides was investigated in liquid radioactive waste of Tehran research reactor in a batch method. Crystalline phases and morphology of the synthesized samples were studied by X-ray diffraction (XRD) method and scanning electron microscopy (SEM) technique, respectively. Elemental analyses of the samples were performed using X-ray fluorescence (XRF) technique. Surface areas of the samples were measured by the BET method. The effects of temperature, contact time, and pH of liquid radioactive waste were studied. The obtained results showed that the synthesized samples have a good potential for removal of Sr-90 and Cs-137 radioisotopes from liquid radioactive waste of Tehran research reactor and in general, for the liquid wastes treatment. The samples doped up to 25 wt% with equal amounts (50 wt%) of niobium and germanium, removed almost 98.5% of ¹³⁷Cs and 86.3% of ⁹⁰Sr from liquid radioactive waste of Tehran research reactor.

کلیدواژه‌ها [English]

Doped Titanosilicate
Nb-Ge
Nanoparticles
Adsorptive Removal
90Sr and 137‌Cs

مراجع

[1] A. Ramanujam, P.V. Achuthan, P.S. Dhami, R. Kannan, V. Gopalakrishnan, V. Kansra, Separation of carrier-free ⁹⁰Y from high level waste by supported liquid membrane using KSM-17, J. Radioanal. Nucl. Chem. 247(1) (2001) 185-191.

[2] N.N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, Pergamon press, New York (1984) 107-136.

[3] M. Kaikkonen, A Novel Assay Method For Measuring Added Plasma Caesium And Its Application In The Measurement Of Short-term Kinetics, Department Basic Veterinary Scinces (2006).

[4] V. Oikonen, K. Sederolm, Model equations for reference tissue compartmental models, Turku PET Center modeling report (2003) 1-6.

[5] B. Bennett, M. Repacholi, Z. Carr, Health Effects of the Chernoby Accidentl and Special Health Care programmes (2006).

[6] X.L. Hou, C.L. Fogh, K.G. Andersson, H. Dahlgaar, S.P. Nielsen, Iodine-129 and Caesium-137 in Chernobyl contaminated soil and their chemical fractionation, The Science of Total Environment, 308 (2003) 97-109.

[7] A.C. Palke, J.F. Stebbins, L.A. Boatner, 31P Magic Angle Spinning NMR Study of Flux-Grown Rare-Earth Element Orthophosphate (Monazite/Xenotime) Solid Solutions: Evidence of Random Cation Distribution from Paramagnetically Shifted NMR Resonances, Inorg. Chem. 52 (2013) 12605-12615.

[8] D.S. Middlemiss, A.J. Ilott, R.J. Clément, F.C. Strobridge, C.P. Grey, Chemistry of Materials, Density Functional Theory-Based Bond Pathway Decompositions of Hyperfine Shifts: Equipping Solid-State NMR to Characterize Atomic Environments in Paramagnetic Materials, Chem.Mater. 25(9) (2013) 1723-1734.

[9] K.M. Wiaderek, O.J. Borkiewicz, E. Castillo-Martínez, R. Robert, N. Pereira, G.G. Amatucci, C.P. Grey, P.J. Chupas, K.W. Chapman, Comprehensive insights into the structural and chemical changes in mixed-anion FeOF electrodes by using operando PDF and NMR spectroscopy, J. Amer. Chem. Society. 135(10) (2013) 4070-4078.

[10] C. Bonhomme, C. Gervais, F. Babonneau, C. Coelho, F. Pourpoint, T. Azaïs, S.E. Ashbrook, J.M. Griffin, J.R. Yates, F. Mauri, C.J. Pickard, First-Principles Calculation of NMR Parameters Using the Gauge Including Projector Augmented Wave Method: A Chemist’s Point of View, Chem. Rev. 112(11) (2012) 5733-5779.

[11] U.G. Nielsen, I. Heinmaa, A. Samoson, J. Majzlan, C.P. Grey, Insight into the local magnetic environments and deuteron mobility in jarosite (AFe3(SO4)2(OD)6, A = K, Na, D3O) and hydronium alunite ((D3O)Al3(SO4)2(OD,OD2)6), from variable temperature 2H MAS NMR spectroscopy, Chem. Mater. 23(13) (2011) 3176-3187.

[12] Z. Lu, H. Chen, R. Robert, B.Y.X. Zhu, J. Deng, L. Wu, C.Y. Chung, C.P. Grey, Citric Acid- and Ammonium-Mediated Morphological Trans-formations of Olivine LiFePO4 Particles, Chem. Mater. 23(11) (2011) 2848-2859.

[13] J. Kim, D.S. Middlemiss, N.A. Chernova, B.Y.X. Zhu, C. Masquelier, C.P. Grey, Linking Local Environments and Hyperfine Shifts: A Combined Experimental and Theoretical31P and 7Li Solid-State NMR Study of Paramagnetic Fe(III) Phosphates, J. Amer. Chem. Society. 132(47) (2010) 16825-16840.

[14] J. Kim, C.P. Grey, 2H and 7Li Solid-State MAS NMR Study of Local Environments and Lithium Adsorption on the Iron(III) Oxyhydroxide, Akaganeite (β-FeOOH), Chem. Mater. 22(19) (2010) 5453-5462.

[15] IAEA, handling and treatment of radio active aques waste, TECDOC 654 (1992).

[16] A. Heidari, H. Younesi, Z. Mehraban, Removal of Ni(II), Cd(II), and Pb(II) from a ternary aqueous solution by amino functionalized mesoporous and nano mesoporous silica, Chem. Eng. J. 153(1-3) (2009) 70-79.

[17] A. Tripathi, D.G. Medvedev, J. Delgado, A. Clearfield, Optimizing Cs-exchange in Titanosilicate with the Mineral Pharmaco-siderite Topology: Framework Substitution of Nb and Ge, J. Solid. State. Chem. 177 (2004) 2903-2915.

[18] A.M. Puziy, Cesium and strontium exchange by the framework potassium titanium silicate K3HTi4O4(SiO4)3·4H2O, J. Radioanal. Nucl. Chem. 237 (1998) 73-79.

[19] V. Luca, J.V. Hanna, M.E. Smithh, M. James, D.R.G. Mitchell, J.R. Batlett, Nb- substitution and Cs+ ion-exchange in the titanosilicat sitinakite, Microporous Mesooporous mater. 55 (2002) 1-13.

[20] A. Tripathi, D.G. Medvedev b, M. Nyman c, A. Clearfield, Selectivity for Cs and Sr in Nb-substituted titanosilicate with sitinakite topology, J. Solid. State. Chem. 175(1) (2003) 72–83.

[21] A. Altomare, J. Foadi, C. Giacovazzo, A.G.G. Moliterni, M.C. Burla, G. Polidori, Solving crystal structures from powder data. IV. The use of patterson information for estimating the |F|'s, J. Appl. Cryst. 31 (1998) 74-77.

[22] A. Altomare, C. Giacovazzo, A. Guagliardi, A.G.G. Moliterni, R. Rizzi, Werner PE New techniques for indexing: N-treor in expo journal of applied crystallography, 33 (2000) 1180-1186.

[23] R. Chakraborty, P. Chattopadhyay, Sodium titaniumsilicate as ion exchanger: synthesis, characterization and application in separation of 90Y from 90Sr, J. Radioanal. Nucl. Chem. 294(1) (2011) 31-35.

[24] AR. Khanchi, R. Yavari, SK. Pourazarsa, Preparation and evaluation of composite ion-exchanger for the removal of cesium and strontium radioisotopes, J. Radioanal. Nucl. Chem. 273 (2007) 141-145.

مجله علوم و فنون هسته ای

حذف جذبی رادیونوکلوئیدهای 90Sr و 137Cs از پسماند مایع پرتوزای راکتور تحقیقاتی تهران به وسیله‌ی نانوذرات تیتانوسیلیکات آلاییده شده با Nb و Ge

مراجع

مراجع

دوره 38، شماره 4 - شماره پیاپی 82
اسفند 1396
صفحه 58-66

حذف جذبی رادیونوکلوئیدهای 90Sr و 137Cs از پسماند مایع پرتوزای راکتور تحقیقاتی تهران به وسیله‌ی نانوذرات تیتانوسیلیکات آلاییده شده با Nb و Ge

مراجع

مراجع

دوره 38، شماره 4 - شماره پیاپی 82اسفند 1396صفحه 58-66

دوره 38، شماره 4 - شماره پیاپی 82
اسفند 1396
صفحه 58-66