Хімія, фізика та технологія поверхні, 2017, 8 (4), 384-392.

Сорбція стронцію на композитному сорбенті на основі целюлози та гідратованого пентаоксиду стибію



DOI: https://doi.org/10.15407/hftp08.04.384

V. V. Galysh, M. T. Kartel, W. Janusz, E. Skwarek, A. A. Nikolaichuk

Анотація


В цій роботі були одержані целюлозно-неорганічні сорбенти на основі вибілених бавовняних волокон та гідратованого пентаоксиду стибію для сорбції іонів стронцію з модельних водних розчинів. Адсорбцію іонів стронцію вивчали за допомогою радіоактивних індикаторів з використанням радіоізотопів. Проведено порівняльний аналіз сорбційних властивостей одержаних сорбційних матеріалів з різним вмістом гідратованого пентаоксиду стибію щодо іонів стронцію. Ефективність сорбції стронцію зростає зі збільшенням вмісту модифікатора у складі целюлозно-неорганічних сорбентів. Максимальна ефективність сорбції стронцію з розчину (99 %) та максимальний коефіцієнт розподілу (1400 мл/г) відповідають сорбентам з вмістом гідратованого пентаоксиду стибію 2.9 %. Досліджено вплив рН на щільність сорбції іонів на целюлозно-неорганічному сорбенті та коефіцієнт розподілу. Експериментально визначено, що густина сорбції та коефіцієнт розподілу іонів стронцію варіюють від 0.045 до 0.076 мкмоль/м2 та від 100 до 1400 мл/г залежно від рН модельних водних розчинів. Хімічні та структурні властивості досліджували методом низькотемпературної адсорбції-десорбції азоту, рентгенівської дифракції, інфрачервоної спектроскопії, диференціального термічного аналізу. Площу поверхні сорбентів визначали методом Брунауера, Еммета та Теллера. Всі композитні целюлозно-неорганічні сорбенти характеризуються низькою питомою поверхнею (1 м2/г). Гідратований пентаоксид стибію характеризується аморфною структурою і процес модифікування не впливає на кристалічність целюлози.


Ключові слова


целюлозно-неорганічний сорбент; пентахлорид стибію; гідратований пентаоксид стибію; стронцій; ефективність видалення

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


1. Kaçana E., Kütahyali C. Adsorption of strontium from aqueous solution using activated carbon producedfrom textile sewage sludges. J. Anal. Appl. Pyrol. 2012. 97: 149. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2012.06.006

2. Caccin M., Giacobbo F., Da Ros M., Besozzi L., Mariani M. Adsorption of uranium, cesium and strontium onto coconut shell activated carbon. J. Radioanal. Nucl. Chem. 2013. 297(1): 9. https://doi.org/10.1007/s10967-012-2305-x

3. Zhang L., Wei J., Zhao X., Li F., Jiang F., Zhang M. Strontium (II) adsorption on Sb(III)/Sb2O5. Chem. Eng. J. 2015. 267: 245. https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.11.124

4. Shabana E.I., El-Dessouky M.I. Sorption of cesium and strontium ions on hydrous titanium dioxide from chloride medium. J. Radioanal. Nucl. Chem. 2002. 253(2): 281. https://doi.org/10.1023/A:1019610128059

5. Yavari R., Huang Y.D., Ahmadi S.J., Bagheri G. Uptake behavior of titanium molybdophosphate for cesium and strontium. J. Radioanal. Nucl. Chem. 2010. 286(1): 223. https://doi.org/10.1007/s10967-010-0642-1

6. Janusz W., Skwarek E. Study of sorption processes of strontium on the synthetic hydroxyapatite. Adsorption. 2016. 22(4): 697. https://doi.org/10.1007/s10450-016-9761-5

7. Merceille A., Evelyne Weinzaepfe E., Barré Y., Grandjean A. The sorption behaviour of synthetic sodium nonatitanate and zeolite A for removing radioactive strontium from aqueous wastes. Sep. Purif. Technol. 2012. 96: 81. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2012.05.018

8. Marinin D.V., Brown G.N. Studies of sorbent/ion-exchange materials for the removal of radioactive strontium from liquid radioactive waste and high hardness groundwaters. Waste Manage. 2000. 20(4): 545. https://doi.org/10.1016/S0956-053X(00)00017-9

9. Faghihian H., Ghannadi Marageh M., Kazemian H. The use of clinoptilolite and its sodium form for removal of radioactive cesium, and strontium from nuclear wastewater and Pb2+, Ni2+, Cd2+, Ba2+ from municipal wastewater. Appl. Radiat. Isot. 1999. 50(4): 655. https://doi.org/10.1016/S0969-8043(98)00134-1

10. Kubota T., Fukutani S., Ohta T., Mahara Y. Removal of radioactive cesium, strontium, and iodine from natural waters using bentonite, zeolite, and activated carbon. J. Radioanal. Nucl. Chem. 2013. 296(2): 981. https://doi.org/10.1007/s10967-012-2068-4

11. Pshinko G., Kobets S., Fedorova V. Sorption-desorption of 137Cs and 90Sr in the migration and deactivation processes. Yaderna Energetika ta Dovkyillya. 2014. 2: 32. (in Russian).

12. Bors J., Gorny A., Dultz S. Iodide, caesium and strontium adsorption by organophilic vermiculite. Clay minerals. 1997. 32(1): 21. https://doi.org/10.1180/claymin.1997.032.1.04

13. Papachristodoulou C.A., Assimakopoulos P.A., Gangas N-H.J. Strontium adsorption properties of an aluminum-pillared montmorillonite carrying carboxylate functional groups. J. Colloid Interface. Sci. 2002. 245(1): 32. https://doi.org/10.1006/jcis.2001.7988

14. Galamboš M., Kufčáková J., Rosskopfová O., Rajec P. Adsorption of cesium and strontium on natrified bentonites. J. Radioanal. Nucl. Chem. 2010. 283(3): 803. https://doi.org/10.1007/s10967-009-0424-9

15. Galysh V., Sevastyanova O., Kartel M., Lindström M., Gornikov Yu. Impact of ferrocyanide salts on the thermo-oxidative degradation of lignocellulosic sorbents. J. Therm. Anal. Calorim. 2017. 128(2): 1019. https://doi.org/10.1007/s10973-016-5984-7

16. Segal L., Creely J.J., Martin A.E., Conrad C.M. An empirical method for estimating the degree of crystalinity of native cellulose using X-ray diffractometer. Textile Research Journal. 1959. 29: 786. https://doi.org/10.1177/004051755902901003

17. Abdel-Gali, E.A., El-kenany W.M., Hussin L.M.S. Preparation of nanostructured hydrated antimony oxide using a sol-gel process. Characterization and applications for sorption of La3+ and Sm3+ from aqueous solutions. Russ. J. Appl. Chem. 2015. 88(8): 1351. https://doi.org/10.1134/S1070427215080200

18. Ciolacu D., Ciolacu F., Popa V.I. Amorphous cellulose – structure and characterization. Cellul. Chem. Technol. 2011. 45(1–2): 13.

19. Blokhin A.V., Shishonok M.V., Voitkevich O.V. Thermodynamic properties of cellulose of various structure in the temperature range 5-370 K. Russ. J. Appl. Chem. 2012. 85(2): 303. https://doi.org/10.1134/S1070427212020255

20. Lu H., Gui Y., Zheng L., Liu X. Morphological, crystalline, thermal and physicochemical properties of cellulose nanocrystals obtained from sweet potato residue. Food Res. Int. 2013. 50(1): 121. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2012.10.013

21. Khan S.A., Riaz-ur-Rehman, Khan M.A. Sorption of strontium on bentonite. Waste. Manage. 1995. 15(8): 641. https://doi.org/10.1016/0956-053X(96)00049-9

22. Lonin A.Yu., Krasnopyorova A.P. Influence of different factors on sorption of 90Sr by natural and synthetic zeolites. Problems of Atomic Science and Technology. 2005. 6(45): 130.

23. Galysh V.V., Kartel M.T. Modification of cellulose and lignocellulose materials with nanoclusters of copper ferrocyanides. Him. Fiz. Technol. Poverhni. 2014. 5(4): 438. https://doi.org/10.15407/hftp05.04.438




DOI: https://doi.org/10.15407/hftp08.04.384

Copyright (©) 2017 V. V. Galysh, M. T. Kartel, W. Janusz, E. Skwarek, A. A. Nikolaichuk

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.