Сорбент на основе оксидов марганца(III, IV) марки МДМ: получение, сорбционные характеристики и применение для очистки жидких радиоактивных отходов от радионуклидов стронция и радия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Определены оптимальные условия синтеза гранулированного сорбента на основе смешанного оксида Mn(III, IV) путем взаимодействия водных растворов MnSO4 и КMnO4 в щелочной среде: мольное отношение Mn2+/MnO 4– 1.70–1.80; рН реакционной смеси 11.0–12.5; температура прокалки 220°С. Для сорбента, полученного в оптимальных условиях, определены значения коэффициента распределения (Kd) 90Sr в 0.01 M растворе CaCl2, статической обменной емкости по кальцию, гидромеханической прочности гранул, а также зависимости Kd 90Sr от концентрации ионов натрия и кальция. Показано, что полученный сорбент обладает более высокими сорбционными характеристиками по отношению к стронцию по сравнению с известными сорбентами. Разработана технология получения опытно-промышленных партий сорбента, получившего наименование МДМ. Приведены примеры использования сорбента МДМ для очистки различных видов жидких радиоактивных отходов от радионуклидов стронция и радия.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Милютин

Институт физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: vmilyutin@mail.ru
Россия, 119071, Москва, Ленинский пр., д. 31, корп.4

О. А. Кононенко

Институт физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН

Email: vmilyutin@mail.ru
Россия, 119071, Москва, Ленинский пр., д. 31, корп.4

Н. А. Некрасова

Институт физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН

Email: vmilyutin@mail.ru
Россия, 119071, Москва, Ленинский пр., д. 31, корп.4

Список литературы

  1. Myasoedov B.F., Kalmykov S.N. // Mendeleev Commun. 2015. Vol. 25. N 5. P. 319–328. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2015.09.001.
  2. Castrillejo M., Casacuberta N., Breier C.F., Pike S.M., Masqué P., Buesseler K.O. // Environ. Sci. Technol. 2016. Vol. 50. N 1. P. 173–180. https://doi.org/10.1021/acs.est.5b03903.
  3. Milyutin V.V., Nekrasova N.A., Kaptakov V.O., Kozlitin E.A. // Adsorption. 2023. Vol. 29. P. 323–334. https://doi.org/10.1007/s10450-023-00407-w.
  4. Wilmarth W.R., Lumetta G.J., Johnson M.E., Poirier M.R., Thompson M.C., Suggs P.C., Machara N.P. // Solvent Extr. Ion Exch. 2011. Vol. 29. P. 1–48. https://doi.org/10.1080/07366299.2011.539134.
  5. Voronina A.V., Semenishchev V.S., Gupta D.K. // Strontium Contamination in the Environment: vol. 88 of The Series of Environmental Chemistry, Springer, 2020, pp. 203–226. https://doi.org/10.1007/978-3-030-15314-4_11.
  6. Hartmann E., Geckeis H., Rabung T., Lützenkirchen J., Fanghänel T. // Radiochim. Acta. 2008. Vol. 96. N 9. P. 699–707. https://doi.org/10.1524/ract.2008.1556.
  7. Milyutin V.V., Gelis V.M., Nekrasova N.A., Kononenko O.A., Vezentsev A.I., Volovicheva N.A., Korol’kova S.V. // Radiochemistry. 2012. Vol. 54. N 1. P. 75–78. https://doi.org/10.1134/S1066362212010110.
  8. Milyutin V.V., Nekrasova N.A., Belousov P.E., Krupskaya V.V. // Radiochemistry. 2021. Vol. 63. N 6. P. 741–746. https://doi.org/10.1134/S1066362221060059.
  9. Misaelides P. // Micropor. Mesopor. Mater. 2011. Vol. 144. N 1. P. 15–18. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2011.03.024.
  10. Kwon S., Choi Y., Sigh B.K. // Appl. Surf. Sci. 2020. Vol. 506. Article 145029. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.145029.
  11. Kuznetsov V.A., Generalova V.A. // Radiochemistry. 2000. Vol. 42. N 2. P. 166–169.
  12. Valsala T.P., Joseph A., Sonar N.L., Sonavane M.S., Shah J.G., Raj K., Venugopal V. // J. Nucl. Mater. 2010. Vol. 404. N 2. P. 138–143. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2010.07.017.
  13. Singh B.K., Tomar R., Kumar S., Kar A.S., Tomar B.S., Ramanathan S., Manchanda V.K. // Radiochim. Acta. 2014. Vol. 102. N 3. P. 255–261. https://doi.org/10.1515/ract-2014-2118.
  14. Voronina A.V., Semenishchev V.S. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2016. Vol. 307. P. 577–590. https://doi.org/10.1007/s10967-015-4197-z.
  15. Ivanets A., Milyutin V., Shashkova I., Kitikova N., Nekrasova N., Radkevich A. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2020. Vol. 324. N 3. P. 1115–1123. https://doi.org/10.1007/s10967-020-07140-6.
  16. Thakkar R., Chudasama U. // J. Hazard. Mater. 2009. Vol. 172. N 1. P. 129–137. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.06.154.
  17. Korneikov R.I., Ivanenko V.I. // Inorg. Mater. 2020. Vol. 56. P. 502–506. https://doi.org/10.1134/S0020168520050088.
  18. Bevara S., Giri P., Patwe S.J., Achary S.N., Mishra R.K., Kumar A., Sinha A.K., Kaushik C.P., Tyagi A.K. // J. Environ. Chem. Eng. 2018. Vol. 6. N 2. P. 2248–2261. https://doi.org/10.1016/j.jece.2018.03.013.
  19. Villard A., Toquer G., Siboulet B., Trens P., Grandjean A., Dufrêche J.-F. // Chemosphere. 2018. Vol. 202. P. 33–39. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.02.017.
  20. Tratnjek T., Deschanels X., Hertz A., Rey C., Causse J. // J. Hazard. Mater. 2022. Vol. 440. Article 129755. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.129755.
  21. Decaillon J.G., Andres Y., Mokili B.M., Abbe J.C., Tournoux M., Patarin J. // Solvent Extr. Ion Exch. 2002. Vol. 20. N 2. P. 273–291. https://doi.org/10.1081/SEI-120003027.
  22. Hobbs D.Т., Barnes M.J., Pulmano R.L., Marshall K.M., Edwards T.B., Bronikowski M.G., Fink S.D. // Sep. Sci. Technol. 2005. Vol. 40. N 15. P. 3093–3111. https://doi.org/10.1080/01496390500385129.
  23. Lehto J., Brodkin L., Harjula R., Tusa E. // Nucl. Technol. 1999. Vol. 127. N 1. P. 81–87. https://doi.org/10.13182/NT99-A2985.
  24. Milyutin V.V., Nekrasova N.A., Yanicheva N.Yu., Kalashnikova G.O., Ganicheva Ya.Yu. // Radiochemistry. 2017. Vol. 59. N 1. Р. 65–69. https://doi.org/10.1134/S1066362217010088.
  25. Park Y., Shin W.S., Reddy G.S., Shin S.-J., Choi S.-J. // J. Nanoelectron. Optoelectron. 2010. Vol. 5. N 2. P. 238–242. https://doi.org/10.1166/jno.2010.1101.
  26. Solbra S., Allison N., Waite S., Mihalovsky S.V., A.I., Bortun L.N., Clearfield A. // Environ. Sci. Technol. 2001. Vol. 35. N 3. Р. 626–629. https://doi.org/10.1021/es000136x.
  27. Matskevich A.I., Tokar E.A., Sokolnitskaya T.A., Markin N.S., Priimak I.D., Egorin A.M. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2022. Vol. 331. P. 5691–5699. https://doi.org/10.1007/s10967-022-08636-z.
  28. Singh O.V., Tandon S.N. // Int. J. Appl. Radiat. Isot. 1977. Vol. 28. N 8. P. 701–704. https://doi.org/10.1016/0020-708X(77)90088-6.
  29. Ivanets A.I., Milutin V.V., Prozorovich V.G., Kouznetsova T.F., Nekrasova N.A. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2019. Vol. 321. N 1. P. 243–253. https://doi.org/10.1007/s10967-019-06557-y.
  30. Egorin A., Sokolnitskaya T., Azarova Y., Portnyagin A., Balanov M., Misko D., Shelestyuk E., Kalashnikova A., Tokar E., Tananaev I., Avramenko V. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2018. Vol. 317. P. 243–251. https://doi.org/10.1007/s10967-018-5905-2.
  31. Bevara S., Giri P., Achary S.N., Bhallerao G., Mishra R.K., Kumar A., Kaushik C.P., Tyagi A.K. // J. Environ. Chem. Eng. 2018. Vol. 6. N 6. P. 7200–7213. https://doi.org/10.1016/j.jece.2018.11.021.
  32. Cai J., Liu J., Suib S.L. // Chem. Mater. 2002. Vol. 14. N 5. P. 2071–2077. https://doi.org/10.1021/cm010771h.
  33. Леонтьева Г.В. // ЖПХ. 1997. Т. 70. № 10. С. 1615–1619.
  34. Feng Q., Kanoh H., Ooi K. // J. Mater. Chem. 1999. Vol. 9. N 2. P. 319–333. https://doi.org/10.1039/a805369c.
  35. Golden D.C., Dixon J.B., Chen C.C. // Clays Clay Miner. 1986. Vol. 34. P. 511–520. https://doi.org/10.1346/CCMN.1986.0340503.
  36. Леонтьева Г.В., Вольхин В.В., Бахирева О.И. Патент RU 2094115 C1. 1997.
  37. Ворошилов Ю.А., Логунов М.В., Прокофьев Н.Н., Землина Н.П. // Радиохимия. 2003. Т. 45. № 1. С. 62–65.
  38. Шварценбах Г., Флашка Г. Комплексонометрическое титрование. М.: Химия, 1970. 360 с.
  39. Шарло Г. Методы аналитической химии. М.: Химия, 1965. 976с.
  40. Карлин Ю.В., Чуйков В.Ю., Адамович Д.В., Сластенников Ю.Т., Ильин В.А., Суменко А.В., Флит В.Ю., Дмитриев С.А., Соболев И.А. // Атом. энергия. 2001. Т. 90. Вып. 1. С. 6–69.
  41. Адамович Д.В., Арустамов А.Э., Гелис В.М., Кононенко О.А., Милютин В.В. Патент RU 2263536C1. 2004. Oпубл. 10.11.2005 // Б.И. 2005. № 31.
  42. Савкин А.Е. // Вопр. атом. науки и техники. Сер.: Материаловедение и новые материалы. 2019. Вып. 3 (99). С. 39–50.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дериватограмма образца смешанного оксида Мn(III, IV).

Скачать (94KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость Kd 90Sr от концентрации ионов натрия на сорбентах: 1 – оксид Мn(III, IV), 2 – цеолит Na-А, 3 – сульфокатионит Токем-100.

Скачать (67KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость Kd 90Sr от концентрации ионов кальция на сорбентах: 1 – оксид Мn(III, IV), 2 – сульфокатионит Токем-100, 3 – цеолит Na-А.

Скачать (62KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024