[go: up one dir, main page]

RU2850221C1 - COMPOSITE SORPTION MATERIALS BASED ON MIXED FERROCYANIDES K-Co AND K-Cu FOR EXTRACTION OF CAESIUM FROM AQUEOUS MEDIA - Google Patents

COMPOSITE SORPTION MATERIALS BASED ON MIXED FERROCYANIDES K-Co AND K-Cu FOR EXTRACTION OF CAESIUM FROM AQUEOUS MEDIA

Info

Publication number
RU2850221C1
RU2850221C1 RU2025102393A RU2025102393A RU2850221C1 RU 2850221 C1 RU2850221 C1 RU 2850221C1 RU 2025102393 A RU2025102393 A RU 2025102393A RU 2025102393 A RU2025102393 A RU 2025102393A RU 2850221 C1 RU2850221 C1 RU 2850221C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
resulting
mixed
dried
ferrocyanide
Prior art date
Application number
RU2025102393A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Артур Николаевич Драньков
Валерия Александровна Балыбина
Евгений Константинович Папынов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ)
Application granted granted Critical
Publication of RU2850221C1 publication Critical patent/RU2850221C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to the production of composite sorption materials. A method for producing composite sorption materials is disclosed, in which a metal salt solution and an aqueous solution of potassium ferrocyanide are combined, the resulting precipitate is washed with distilled water and dried, then granulated and the fraction of the resulting ferrocyanide Me-K with a particle size of 0.2-0.3 mm is separated, a homogeneous solution is prepared by combining high-pressure polyethylene and toluene, ferricyanide Me-K is added to the resulting homogeneous solution and mixed, then the resulting solution is cooled naturally, after which the resulting precipitate is separated by filtration and dried. In this case, cobalt chloride or copper (II) chloride are used as reacting metal salts in the presence of a siloxane-acrylate emulsion.
EFFECT: possibility of extracting caesium radionuclides from radiation-contaminated aquatic environments with 99% efficiency.
1 cl, 5 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области химической промышленности и может быть использовано для получения композитных сорбционных материалов, применяемых для извлечения Cs+ и Cs137 из радиационно загрязненных водных сред. The invention relates to the field of chemical industry and can be used to produce composite sorption materials used to extract Cs + and Cs137 from radiation-contaminated aquatic environments.

Известен способ получения сорбента, при котором соединяют при перемешивании раствор соли металла и раствор калия железосинеродистого, осадок, образовавшийся в результате взаимодействия солей, промывают водой, сушат и гранулируют, получая сорбент (патент РФ № 2069094, МПК B01J 20/02, 1996 г.).A method for producing a sorbent is known, in which a solution of a metal salt and a solution of potassium ferricyanide are combined with stirring, the precipitate formed as a result of the interaction of the salts is washed with water, dried and granulated, obtaining a sorbent (RU Patent No. 2069094, IPC B01J 20/02, 1996).

Недостатком известного решения является тот факт, что он не подходит для очистки вод от радионуклидов цезия Cs137, так как предназначен для их выделения из организма животных. Также недостатком заявленного способа является отсутствие возможности повторно использовать данный сорбент, поскольку материал не регенерируемый, так как сорбируемый цезий не вымывается с него полностью. A drawback of the known solution is that it is not suitable for water purification from cesium radionuclides (Cs -137) , as it is designed to extract them from animal bodies. Another drawback of the claimed method is the inability to reuse this sorbent, as the material is not regenerable, as the cesium it absorbs is not completely washed out.

Наиболее близким изобретением является способ получения сорбента (патент РФ № 2787817, 12.01.2023), применяемого для очистки радиационно загрязненных вод от радионуклида цезия Cs137, в результате которого получают сорбент в виде полимера, содержащего частицы ферроцианидов Ni-K и Zn-K.The closest invention is a method for producing a sorbent (RU Patent No. 2787817, 12.01.2023) used to purify radiation-contaminated waters from the cesium radionuclide Cs 137 , which results in a sorbent in the form of a polymer containing particles of Ni-K and Zn-K ferrocyanides.

Недостатком заявленного изобретения является относительно невысокая сорбционная емкость материалов FC K-Ni-PE и FC K-Zn-PE, эффективность извлечения радиоцезия составляет 95%.The disadvantage of the claimed invention is the relatively low sorption capacity of the FC K-Ni-PE and FC K-Zn-PE materials; the efficiency of radiocesium extraction is 95%.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка технологии создания композитного сорбционного материала, предназначенного для извлечения радионуклида цезия из радиационно загрязненных водных сред.The objective of the claimed invention is to develop a technology for creating a composite sorption material designed to extract cesium radionuclide from radiation-contaminated aquatic environments.

Поставленная задача решается тем, что способ получения композитных сорбционных материалов, в котором соединяют при интенсивном перемешивании в течение 60 минут раствор соли металла, в качестве которого используют 0,18 М водный раствор хлорида металла, и 0,08 М водный раствор калия железосинеродистого при их объемном соотношении 1:1, образовавшийся осадок промывают дистиллированной водой и сушат до постоянного веса при температуре 100°С, затем гранулируют и отделяют фракцию полученного ферроцианида K-Ме с размером частиц 0,2-0,3 мм, готовят гомогенный раствор, для чего при интенсивном перемешивании и нагреве до температуры 120°С соединяют полиэтилен высокого давления и толуол при их соотношении 1 г : 150 мл, в полученный гомогенный раствор вносят ферроцианид K-Ме и перемешивают, затем полученный раствор остывает естественным путем при перемешивании в течение 30 минут, после чего полученный осадок отделяют фильтрованием и сушат в течение 24 часов при комнатной температуре, отличается тем, что в качестве реагирующих солей металлов используют хлорид кобальта или хлорид меди (II) в присутствии силоксан-акрилатной эмульсии. Сопоставительный анализ признаков заявляемого изобретения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию «новизна».The problem is solved in that the method for producing composite sorption materials involves combining, with vigorous stirring for 60 minutes, a metal salt solution, which is a 0.18 M aqueous solution of metal chloride, and a 0.08 M aqueous solution of potassium ferricyanide at a volume ratio of 1:1, the resulting precipitate is washed with distilled water and dried to a constant weight at a temperature of 100 ° C, then granulated and a fraction of the resulting K-Me ferrocyanide with a particle size of 0.2-0.3 mm is separated, a homogeneous solution is prepared by combining high-pressure polyethylene and toluene at a ratio of 1 g: 150 ml with vigorous stirring and heating to a temperature of 120 ° C, K-Me ferrocyanide is added to the resulting homogeneous solution and mixed, then the resulting solution is cooled naturally with stirring for 30 minutes, after which the resulting precipitate is separated filtered and dried for 24 hours at room temperature, differs in that Cobalt chloride or copper(II) chloride are used as reacting metal salts in the presence of a siloxane-acrylate emulsion. A comparative analysis of the claimed invention's features with those of the prototype and similar inventions demonstrates that the claimed solution meets the "novelty" criterion.

Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, выражается в высокой эффективности извлечения радиоцезия из загрязненных вод, которая составляет 99%.The technical result achieved by solving the assigned task is expressed in the high efficiency of radiocesium extraction from contaminated waters, which amounts to 99%.

Признаки формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач.The features of the invention formula provide a solution to the following functional problems.

Признак «…в качестве реагирующих солей металлов используют хлорид кобальта или хлорид меди (II)…» описывает используемые для получения ферроцианидов K-Ме соли металлов.The feature “…cobalt chloride or copper (II) chloride are used as reacting metal salts…” describes the K ferrocyanides used to obtain them.-Me metal salts.

Признак «…в присутствии силоксан-акрилатной эмульсии» описывает использование силакриловой эмульсии для получения упорядоченной пористой структуры сорбционного материала на основе ферроцианида K-Me.The feature “…in the presence of a siloxane-acrylate emulsion” describes the use of a silacrylate emulsion to obtain an ordered porous structure sorption material based on K-Me ferrocyanide.

Независимые признаки формулы описывают технологию получения ферроцианида K-Ме с заданным размером частиц, а также процесс придания гидрофобных свойств сорбционному материалу за счет внедрения в его структуру волокон полиэтилена.The independent features of the formula describe the technology for producing K-Me ferrocyanide with a given particle size, as well as the process of imparting hydrophobic properties to the sorption material by introducing polyethylene fibers into its structure.

На фиг. 1 приведены рентгенограммы полученных образцов:Fig. 1 shows the X-ray diffraction patterns of the obtained samples:

а – полученных на основе FC K-Co-PE, a – obtained on the basis of FC K-Co-PE,

б – полученных на основе FC K-Cu-PE.b – obtained on the basis of FC K-Cu-PE.

На фиг. 2 изображены модельные изображения кристаллических структур смешанных феррационидов.Fig. 2 shows model images of the crystal structures of mixed ferrationides.

На фиг. 3 изображены РЭМ изображения поверхности смешанных феррационидов: Fig. 3 shows SEM images of the surface of mixed ferrationides:

а – FC K-Co-PE с добавлением полиэтилена, a – FC K-Co-PE with the addition of polyethylene,

б – FC K-Cu-PE с добавлением полиэтилена.b – FC K-Cu-PE with the addition of polyethylene.

На фиг. 4 представлены изотермы низкотемпературной сорбции-десорбции азота и гистограммы распределения размера пор, рассчитанного по методу DFT, для феррационидов: Fig. 4 shows the low-temperature sorption-desorption isotherms of nitrogen and histograms of the pore size distribution calculated by the DFT method for ferrationides:

а – FC K-Co-PE; б– FC K-Cu-PE.a – FC K-Co-PE; b – FC K-Cu-PE.

На фиг. 5 представлены изотермы сорбции 133Cs из растворов дистиллированной воды:Fig. 5 shows the isotherms of sorption of 133 Cs from solutions of distilled water:

а – KCoFC-Pe, a – KCoFC-Pe,

б – KCuFC-Pe; аппроксимация экспериментальных значений (○) – 1, с использованием 2 – уравнения Фрейндлиха.b – KCuFC-Pe; approximation of experimental values (○) – 1, using 2 – the Freundlich equation.

Заявляемый способ осуществляют на стандартном оборудовании следующим образом.The claimed method is carried out on standard equipment as follows.

Синтез проводят медленным добавлением смеси 0.18 М раствора MeCl2 и силоксан-акрилатной эмульсии в соотношении 10:1 к равному по объему с MeCl2 0.08 М раствору K4[Fe(CN)6] при интенсивном перемешивании в течение 60 минут. По окончании сформировавшийся осадок промывают дистиллированной водой и сушат при 100 °С в сушильном шкафу в атмосфере воздуха и отделяют полученные гранулы неправильной формы зеленого цвета ферроцианида K-Me.The synthesis is carried out by slowly adding a mixture of 0.18 M MeCl 2 solution and siloxane-acrylate emulsion in a ratio of 10:1 to a 0.08 M K 4 [Fe(CN) 6 ] solution equal in volume to MeCl 2 with vigorous stirring for 60 minutes. Upon completion, the formed precipitate is washed with distilled water and dried at 100 °C in a drying oven in an air atmosphere, and the resulting irregularly shaped green granules of K-Me ferrocyanide are separated.

Следующей стадией получают композит с использованием полимерной матрицы на основе полиэтилена высокого давления путём интегрирования полученных частиц смешанных ферроцианидов на поверхность органического темплата, а именно смешивали волокна полиэтилена и толуол в соотношении 1 г : 150 мл при интенсивном перемешивании при нагреве до 120 °С на магнитной мешалке до полного растворения компонентов с образованием гомогенной смеси. Затем в полученный раствор вносят феррационид K-Me (фракцией 0.2-0.3 мм) и перемешивают на магнитной мешалке в течение 60 минут. В ходе постепенного остывания гетерогенного раствора происходит процесс агломерации, где молекулы полиэтилена затвердевая в следствии кристаллизации, скрепляют между собой твердые частицы феррационид K-Me. Полученный композит отфильтровывают и сушат в течение 24 часов при комнатной температуре в сушильном шкафу в атмосфере воздуха. Получают сорбционный материал представляющий собой пористый полимер, в объеме которого находятся интегрированные частицы феррационид K-Me.The next step involved producing a composite using a high-density polyethylene-based polymer matrix by integrating the resulting mixed ferrocyanide particles onto the surface of an organic template. Specifically, polyethylene fibers and toluene were mixed in a ratio of 1 g:150 ml with vigorous stirring and heating to 120 °C on a magnetic stirrer until the components were completely dissolved, forming a homogeneous mixture. K-Me ferrocyanide (0.2-0.3 mm particle size) was then added to the resulting solution, and the mixture was stirred on a magnetic stirrer for 60 minutes. As the heterogeneous solution gradually cooled, agglomeration occurred, whereby the polyethylene molecules, hardening through crystallization, bonded the solid K-Me ferrocyanide particles together. The resulting composite was filtered and dried for 24 hours at room temperature in an oven in an air atmosphere. The obtained sorption material is a porous polymer, in the volume of which there are integrated particles of ferration K-Me.

Исследование сорбционных свойств материалов, на основе смешанных феррационидов Co-K и Cu-K осуществляли путем сорбции стабильного изотопа цезия (133Cs) из растворов в статических условиях. The study of the sorption properties of materials based on mixed Co-K and Cu-K ferrationides was carried out by sorption of the stable cesium isotope ( 133 Cs) from solutions under static conditions.

В качестве растворов в данном эксперименте выступали дистиллированная и морская вода. Концентрация введенного стабильного цезия в каждом растворе составила приблизительно 150 мг/л. Навеску сорбента 10 мг помещали в пробирку Эппендорфа и приливали 10 мл раствора стабильного цезия (т/ж – 1000 мл/г). Серия пробирок закреплялась на вертикальном шейкере и перемешивалась со скоростью 20 об/мин. Сорбция осуществлялась в течение 48 часов. После чего сорбент отделялся от раствора на фильтре «синяя лента», и проводилось определение остаточного содержания ионов Cs+ методом ААС. Distilled and seawater served as the solutions in this experiment. The concentration of stable cesium introduced into each solution was approximately 150 mg/L. A 10 mg sample of the sorbent was placed in an Eppendorf tube, and 10 ml of stable cesium solution (s/l = 1000 ml/g) was added. The series of tubes was mounted on a vertical shaker and stirred at 20 rpm. Sorption was carried out for 48 hours. The sorbent was then separated from the solution on a blue ribbon filter, and the residual Cs + ion content was determined using AAS.

Расчет степени очистки (RE, %) проводили согласно формуле:The calculation of the degree of purification (RE, %) was carried out according to the formula:

, (1) , (1)

где С0 – исходная концентрация Cs+ в растворе, мг/л; С1 – концентрация Cs+ в растворе после сорбции, мг/л.where C 0 is the initial concentration of Cs + in the solution, mg/l; C 1 is the concentration of Cs + in the solution after sorption, mg/l.

Для математической обработки экспериментальных данных изотерм сорбции использовали общеизвестные модели сорбции на границе тв/ж.For mathematical processing of experimental data on sorption isotherms, well-known models of sorption at the solid/liquid interface were used.

Уравнение Фрейндлиха:Freundlich equation:

Г=Kf⋅Cm, (2)G=K f ⋅C m , (2)

где С – равновесная концентрация Cs+ (мг/л); Kf – константа Фрейндлиха, характеризующая относительную адсорбционную способность и представляющая собой величину адсорбции при равновесной концентрации равной единице; m – показатель неоднородности обменных центров, характеризующий изменение теплоты адсорбции в зависимости от степени их заполнения,where C is the equilibrium concentration of Cs + (mg/l); K f is the Freundlich constant, which characterizes the relative adsorption capacity and represents the adsorption value at an equilibrium concentration equal to unity; m is the index of heterogeneity of exchange centers, which characterizes the change in the heat of adsorption depending on the degree of their filling,

Уравнение Ленгмюра:Langmuir equation:

(3) (3)

где Gmax – значение предельной сорбции (мг/г); С – равновесная концентрация Cs+ (мг/л); Kl – константы адсорбционного равновесия, характеризующие энергию связи адсорбент-адсорбат,where Gmax is the maximum sorption value (mg/g); C is the equilibrium concentration of Cs + (mg/l); Kl are the adsorption equilibrium constants characterizing the adsorbent-adsorbate bond energy,

Комбинированное уравнение Ленгмюра-Фрейндлиха:Combined Langmuir-Freundlich equation:

(4) (4)

где Gmax – значение предельной сорбции (мг/г); С – равновесная концентрация Cs+ (мг/л); Klf – константы адсорбционного равновесия, характеризующие энергию связи адсорбент-адсорбат; m – показатель неоднородности обменных центров, характеризующий изменение теплоты адсорбции в зависимости от степени их заполнения. Аппроксимацию экспериментальных данных, указанными уравнениями в нелинейной форме проводили с использованием программы «SciDavis».where G max is the maximum sorption value (mg/g); C is the equilibrium concentration of Cs + (mg/l); Kl f are the adsorption equilibrium constants characterizing the adsorbent-adsorbate bond energy; m is the index of heterogeneity of exchange centers characterizing the change in the heat of adsorption depending on the degree of their filling. The approximation of the experimental data by the specified equations in nonlinear form was performed using the SciDavis program.

Сорбционные характеристики образцов определяли на примере сорбции микроколичеств радионуклида 137Cs. Эксперименты проводили в статических условиях путем непрерывного перемешивания навески воздушно-сухого сорбента массой около 0.1 г, взвешенной с точностью 0.0001 г с 20 см3 раствора в течение 48 часов. Затем смесь фильтровали через бумажный фильтр «белая лента» и определяли в фильтрате удельную активность 137Cs прямым радиометрическим методом с использованием спектрометрического комплекса СКС-50М («Грин стар технолоджиз», г. Москва). По результатам анализов рассчитывали значения коэффициента распределения (Kd) соответствующего радионуклида по формуле:The sorption characteristics of the samples were determined using the sorption of trace amounts of the 137 Cs radionuclide as an example. Experiments were conducted under static conditions by continuously stirring a sample of air-dried sorbent weighing approximately 0.1 g, weighed to an accuracy of 0.0001 g, with 20 cm 3 of solution for 48 hours. The mixture was then filtered through a "white ribbon" paper filter, and the specific activity of 137 Cs in the filtrate was determined by direct radiometry using an SKS-50M spectrometric complex (Green Star Technologies, Moscow). Based on the analysis results, the distribution coefficient (K d ) of the corresponding radionuclide was calculated using the formula:

, (5) , (5)

где, Ао, Ар – соответственно удельная активность радионуклида в исходном растворе и в фильтрате, Бк/дм3; Vр – объем жидкой фазы, см3; mс – масса сорбента, г.where A o , A p are respectively the specific activity of the radionuclide in the initial solution and in the filtrate, Bq/dm 3 ; V p is the volume of the liquid phase, cm 3 ; m c is the mass of the sorbent, g.

В качестве жидкой фазы использовали раствор NaNO3 концентрацией 1 моль/л и морскую воду, отобранную в Севастопольской бухте Черного моря, соленость – 18.1, рН – 7.75-8.25. Перед началом экспериментов в растворы вносили индикаторные количества радионуклида 137Cs около 10Бк/дм3. A 1 mol/L NaNO3 solution and seawater sampled in the Sevastopol Bay of the Black Sea (salinity 18.1, pH 7.75-8.25) were used as the liquid phase. Before the experiments, indicator amounts of 137Cs radionuclide (approximately 105 Bq/dm3 ) were added to the solutions.

Согласно данным РФА (см. фиг.1), полученные материалы имеют высокоорганизованную кристаллическую структуру, о чем свидетельствует высокая интенсивность их дифракционных максимумов на рентгенограммах анализируемых материалов. According to the X-ray diffraction data (see Fig. 1), the obtained materials have a highly organized crystalline structure, as evidenced by the high intensity of their diffraction maxima in the X-ray diffraction patterns of the analyzed materials.

С целью визуализации кристаллических структур, полученных смешанных феррационидов, были построены их структурные 3D модели (см. фиг. 2) с использованием программного обеспечения VESTA. Параметры элементарной ячейки синтезированных ферроцианидов совпадают с расчетными и соответствуют кубической форме a=b=c=9.96000 А.To visualize the crystal structures of the obtained mixed ferrocyanides, their 3D structural models were constructed (see Fig. 2) using VESTA software. The unit cell parameters of the synthesized ferrocyanides match the calculated ones and correspond to the cubic form a=b=c=9.96000 Å.

Микроскопические исследования позволили установить, что поверхность FC K-Co-PE (см. фиг. 3) имеет монолитную структуру, на поверхности присутствуют мелкие частицы, образовавшиеся в процессе пробоподготовки. При использовании полиэтилена происходит образование пористой структуры материала, состоящей из мелких кристаллитов неправильной формы, которые связывают между собой волокна полиэтилена. Также приведены РЭМ изображения поверхности материалов на основе смешанных FC K-Cu-PE. Образец имеет структурированную поверхность и характеризуются мелкозернистой пористой структурой. Введение полиэтилена, аналогично приводит к формированию более рыхлой структуры в виде полимера с интегрированными частицами ФЦ K-Cu и увеличению пористости в присутствии полиэтилена. Microscopic examination revealed that the surface of FC K-Co-PE (see Fig. 3) has a monolithic structure, with small particles formed during sample preparation present on the surface. The use of polyethylene results in the formation of a porous structure consisting of small, irregularly shaped crystallites that bind the polyethylene fibers together. SEM images of the surface of materials based on mixed FC K-Cu-PE are also shown. The sample has a structured surface and is characterized by a fine-grained porous structure. The introduction of polyethylene similarly leads to the formation of a looser structure in the form of a polymer with integrated FC K-Cu particles and an increase in porosity in the presence of polyethylene.

На фиг. 4 показано, что изотерма низкотемпературной адсорбции-десорбции азота для образца (FC K-Co-PE) относятся к I типу по классификации IUPAC, характерному для микропористых тел с относительно малой долей внешней поверхности 57.1 м2/г. Адсорбция в микропорах описывается изотермой H1 типа для которой характерно наличие почти горизонтального плато. DFT методом определено, что полное заполнение пор происходит при очень низких относительных давлениях, которое подтверждается идентичным диапазоном (5-20 нм) размера мезопор. Очевидное отличие имеет образец (FC K-Cu-PE), величина SБЭТ увеличивается до 124.9 м2/г, и переход формы петли гистерезиса изотермы адсорбции-десорбции азота от типа Н1 к Н2 указывает на формирование мезопор и макропор в составе образца. Это подтверждено расчетом по методу DFT, где на графике распределения пор по размерам видно, что в объеме образца сформированы мезопоры размером в диапазоне 10-55 нм.Fig. 4 shows that the low-temperature nitrogen adsorption-desorption isotherm for the (FC K-Co-PE) sample belongs to type I according to the IUPAC classification, characteristic of microporous bodies with a relatively small fraction of the external surface area of 57.1 m2 /g. Adsorption in micropores is described by an H1 type isotherm, which is characterized by the presence of a nearly horizontal plateau. The DFT method determined that complete filling of the pores occurs at very low relative pressures, which is confirmed by an identical range (5-20 nm) of the mesopore size. An obvious difference is observed for the (FC K-Cu-PE) sample, the SBET value increases to 124.9 m2/g, and the transition in the shape of the hysteresis loop of the nitrogen adsorption-desorption isotherm from type H1 to H2 indicates the formation of mesopores and macropores in the sample. This is confirmed by calculations using the DFT method, where the pore size distribution graph shows that mesopores in the range of 10–55 nm in size are formed in the sample volume.

Исследованы сорбционные свойства композитных сорбентов на основе смешанных ФЦ в составе с полиэтиленом, путем сорбции стабильного изотопа цезия из растворов дистиллированной и морской воды, концентрация введенного стабильного цезия в каждом растворе составила приблизительно 150 мг/л. На основании остаточного содержания цезия в анализируемых пробах с помощью метода ААС были рассчитаны сорбционные показатели исследуемых материалов. Изотермы сорбции ионов цезия (см. фиг. 5) можно отнести к H-типу, который отличается вертикальным начальным участком, что обусловлено высоким сродством сорбционных центров к ионам цезия. Полученные изотермы характеризуются четко выраженным плато, что свидетельствует о достижении адсорбционного равновесия и заполнения всех сорбционных центров. Экспериментальные данные изотерм сорбции ионов Cs+ были обработаны с использованием модели Фрейндлиха.The sorption properties of composite sorbents based on mixed polyethylene-based fluorocarbon sorbents were studied by sorption of a stable cesium isotope from solutions of distilled and seawater. The concentration of the introduced stable cesium in each solution was approximately 150 mg/L. Based on the residual cesium content in the analyzed samples, the sorption parameters of the studied materials were calculated using the AAS method. The cesium ion sorption isotherms (see Fig. 5) can be classified as H-type, which is characterized by a vertical initial section due to the high affinity of the sorption sites for cesium ions. The obtained isotherms are characterized by a clearly defined plateau, indicating the achievement of adsorption equilibrium and the filling of all sorption sites. The experimental data on the Cs + ion sorption isotherms were processed using the Freundlich model.

Таблица 1. Константы уравнений Ленгмюра и Фрейндлиха, рассчитанные после аппроксимации экспериментальных данныхTable 1. Constants of the Langmuir and Freundlich equations calculated after approximating the experimental data

УравнениеEquation ПараметрыParameters FC K-Co-PEFC K-Co-PE FC K-Cu-PEFC K-Cu-PE ЛенгмюраLangmuir Gmax G max 401.81 ± 42.3401.81 ± 42.3 361.01 ± 30.6361.01 ± 30.6 K1 K 1 0.010 ± 0.0040.010 ± 0.004 0.009 ± 0.0030.009 ± 0.003 R2 R 2 0,960.96 0,960.96 ФрейндлихаFreundlich Kf K f 44.84 ± 16.5444.84 ± 16.54 35.47 ± 8.9835.47 ± 8.98 mm 0.172 ± 0.0540.172 ± 0.054 0.231 ± 0.0360.231 ± 0.036 R2 R 2 0,770.77 0,950.95

Степень очистки исследуемых растворов от цезия с применением сорбентов, полученных на основе ферроцианидов K-Co, K-Cu в составе с силоксан-акрилатной эмульсией и полиэтиленом может достигать 99%.The degree of purification of the studied solutions from cesium using sorbents obtained on the basis of K-Co, K-Cu ferrocyanides in a composition with a siloxane-acrylate emulsion and polyethylene can reach 99%.

Среднее значение коэффициента распределения цезия в морской воде составляет 3.8×104 мл/г при соотношении т/ж – 1000 мл/г, что указывает на перспективность их применения для очистки морской воды от радиоактивного цезия.The average value of the distribution coefficient of cesium in seawater is 3.8×10 4 ml/g with a solid/liquid ratio of 1000 ml/g, which indicates the potential for their use in purifying seawater from radioactive cesium.

Claims (1)

Способ получения композитных сорбционных материалов, в котором соединяют при интенсивном перемешивании в течение 60 минут раствор соли металла, в качестве которого используют 0,18 М водный раствор хлорида металла, и 0,08 М водный раствор калия железосинеродистого при их объемном соотношении 1:1, образовавшийся осадок промывают дистиллированной водой и сушат до постоянного веса при температуре 100°С, затем гранулируют и отделяют фракцию полученного ферроцианида Ме-K с размером частиц 0,2-0,3 мм, готовят гомогенный раствор, для чего при интенсивном перемешивании и нагреве до температуры 120°С соединяют полиэтилен высокого давления и толуол при их соотношении 1 г : 150 мл, в полученный гомогенный раствор вносят ферроцианид Ме-K и перемешивают, затем полученный раствор остывает естественным путем при перемешивании в течение 30 минут, после чего полученный осадок отделяют фильтрованием и сушат в течение 24 часов при комнатной температуре, отличающийся тем, что в качестве реагирующих солей металлов используют хлорид кобальта или хлорид меди (II) в присутствии силоксан-акрилатной эмульсии.A method for producing composite sorption materials, in which a metal salt solution, which is a 0.18 M aqueous solution of metal chloride, and a 0.08 M aqueous solution of potassium ferricyanide are combined with intensive stirring for 60 minutes at a volume ratio of 1:1, the resulting precipitate is washed with distilled water and dried to a constant weight at a temperature of 100 ° C, then granulated and a fraction of the resulting Me-K ferrocyanide with a particle size of 0.2-0.3 mm is separated, a homogeneous solution is prepared by combining high-pressure polyethylene and toluene at a ratio of 1 g: 150 ml with intensive stirring and heating to a temperature of 120 ° C, Me-K ferrocyanide is added to the resulting homogeneous solution and mixed, then the resulting solution is cooled naturally with stirring for 30 minutes, after which the resulting precipitate is separated by filtration and dried for 24 hours at room temperature, characterized in that cobalt chloride or copper (II) chloride are used as reacting metal salts in the presence of a siloxane-acrylate emulsion.
RU2025102393A 2025-02-05 COMPOSITE SORPTION MATERIALS BASED ON MIXED FERROCYANIDES K-Co AND K-Cu FOR EXTRACTION OF CAESIUM FROM AQUEOUS MEDIA RU2850221C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2850221C1 true RU2850221C1 (en) 2025-11-06

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2412757C1 (en) * 2009-10-22 2011-02-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Наука-Технологии-Производство" Method of producing sorbent, selective towards caesium radionuclides (versions)
RU2430777C1 (en) * 2010-03-25 2011-10-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method of producing chitosan-containing sorbent
CN106540648A (en) * 2016-11-03 2017-03-29 中国科学院青海盐湖研究所 A kind of cesium ion adsorbent and preparation method thereof
RU2787817C1 (en) * 2021-10-20 2023-01-12 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) Method for obtaining sorbent

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2412757C1 (en) * 2009-10-22 2011-02-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Наука-Технологии-Производство" Method of producing sorbent, selective towards caesium radionuclides (versions)
RU2430777C1 (en) * 2010-03-25 2011-10-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method of producing chitosan-containing sorbent
CN106540648A (en) * 2016-11-03 2017-03-29 中国科学院青海盐湖研究所 A kind of cesium ion adsorbent and preparation method thereof
RU2787817C1 (en) * 2021-10-20 2023-01-12 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) Method for obtaining sorbent
RU2828608C1 (en) * 2023-11-03 2024-10-14 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет" Method of producing fibrous sorbents for extracting cesium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zeng et al. Iron-loaded magnetic alginate-chitosan double-gel interpenetrated porous beads for phosphate removal from water: Preparation, adsorption behavior and pH stability
CN111203180B (en) Magnetic biochar composite adsorbent and preparation method and application thereof
Anirudhan et al. Removal and recovery of phosphate ions from aqueous solutions by amine functionalized epichlorohydrin-grafted cellulose
Lu et al. Spectroscopic and modeling investigation of efficient removal of U (VI) on a novel magnesium silicate/diatomite
Jorfi et al. Adsorption of Cr (VI) by natural clinoptilolite zeolite from aqueous solutions: isotherms and kinetics
Sun et al. Highly selective, regenerated ion-sieve microfiltration porous membrane for targeted separation of Li+
El-Shazly et al. Kinetic and isotherm studies for the sorption of 134Cs and 60Co radionuclides onto supported titanium oxide
Ren et al. Enhanced removal of ammonia nitrogen from rare earth wastewater by NaCl modified vermiculite: Performance and mechanism
Araissi et al. The removal of cadmium, cobalt, and nickel by adsorption with Na-Y zeolite
Kapoor et al. Use of immobilized bentonite in removal of heavy metals from wastewater
Rahman et al. Development of Zr (IV)—Doped polypyrrole/zirconium (IV) iodate composite for efficient removal of fluoride from water environment
CN102784624A (en) Preparation method and use of carbon coated magnetic adsorption material
Musie et al. Adsorption of sodium from saline water with natural and acid activated Ethiopian bentonite
Pournara et al. Cotton fabric decorated by a Zr4+ MOF for selective As (V) and Se (IV) removal from aqueous media
Wu et al. Removal of trace radioactive Cs+ by zirconium titanium phosphate: From bench-scale to pilot-scale
CN108355611A (en) A kind of MOF complexs and its synthesis and application in absorption organic dyestuff in wastewater
Yin et al. Rare [Cu4I2] 2+ cationic cluster-based metal-organic framework and hierarchical porous composites design for effective detection and removal of roxarsone and antibiotics
Gao et al. Copper-doping induced hierarchically porous metal-organic framework for enhanced adsorption of cefradine antibiotic
Zhang et al. Microalgae-derived hydrogels/membranes for phosphorus removal and recovery from aquaculture tailwater: Waste utilization and phosphorus recycling
Zheng et al. Fabrication of hierarchical porous ZIF-8 for enhanced adsorption of uranium
Kociołek-Balawejder et al. Synthesis and characterization of CuO-loaded macroreticular anion exchange hybrid polymer
RU2850221C1 (en) COMPOSITE SORPTION MATERIALS BASED ON MIXED FERROCYANIDES K-Co AND K-Cu FOR EXTRACTION OF CAESIUM FROM AQUEOUS MEDIA
CN113024754A (en) Preparation method and application of iron oxyhydroxide covalent organic framework composite material
Sommer-Marquez et al. Reinforced silica monoliths functionalised with metal hexacyanoferrates for cesium decontamination: a combination of a one-pot procedure and skeleton calcination
Rehman et al. Preparation and characterization of 5-sulphosalicylic acid doped tetraethoxysilane composite ion-exchange material by sol–gel method