Синтез и исследование сорбционных свойств наноструктурированных алюмосиликатов натрия с различным соотношением Si/Al

Нехлюдова Е. А.; Шлык Д. Х.; Шкуратов А. Л.; Федорец А. Н.; Майоров В. Ю.; Шичалин О. О.; Папынов Е. К.; Ярусова С. Б.; Иванов Н. П.; Гордиенко П. С.

doi:10.31857/S0002337X23120072

Синтез и исследование сорбционных свойств наноструктурированных алюмосиликатов натрия с различным соотношением Si/Al

Authors: Нехлюдова Е.¹^,2, Шлык Д.¹, Шкуратов А.³, Федорец А.³, Майоров В.⁴, Шичалин О.³, Папынов Е.³, Ярусова С.¹^,2, Иванов Н.³, Гордиенко П.¹
Affiliations:
1. Институт химии ДВО Российской академии наук
2. Владивостокский государственный университет
3. Дальневосточный федеральный университет
4. Дальневосточный геологический институт ДВО Российской академии наук
Issue: Vol 59, No 12 (2023)
Pages: 1350-1358
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/0002-337X/article/view/252415
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23120072
EDN: https://elibrary.ru/VCIZGW
ID: 252415

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Исследованы закономерности формирования наноструктурированных алюмосиликатов натрия с соотношением Si/Al от 1 до 5 из водной многокомпонентной системы. Получены данные по элементному составу, морфологии, термическому поведению и сорбционным свойствам синтезированных соединений по отношению к ионам Cs⁺ в статических условиях. Показано, что сорбционная емкость алюмосиликатов натрия (89.3–328.2 мг/г) выше по сравнению с некоторыми известными материалами, что открывает перспективу применения алюмосиликатов для очистки водных растворов от ионов Cs⁺.

Keywords

алюмосиликатные сорбенты, извлечение цезия, очистка жидких радиоактивных отходов, неорганический синтез, наноструктурированные материалы

References

Милютин В.В., Некрасова Н.А., Каптаков В.О. Cовременные сорбционные материалы для очистки жидких радиоактивных отходов от радионуклидов цезия и стронция // Радиоактивные отходы. 2020. № 4 (13). С. 80–89. https://doi.org/10.25283/2587-9707-2020-4-80-89
Abdollahi T., Towfighi J., Rezaei-Vahidian H. Sorption of Cesium and Strontium Ions by Natural Zeolite and Management of Produced Secondary Waste // Environ. Technol. Innovation. 2020. V. 17. P. 100592.https://doi.org/10.1016/j.eti.2019.100592
Belousov P., Semenkova A., Egorova T., Romanchuk A., Zakusin S., Dorzhieva O., Tyupina E., Izosimova Y., Tolpeshta I., Chernov M., Krupskaya V. Cesium Sorption and Desorption on Glauconite, Bentonite, Zeolite, and Diatomite // Minerals. 2019. V. 9. № 625. https://doi.org/10.3390/min9100625
Durrant C.B., Begg J.D., Kersting A.B., Zavarin M. Cesium Sorption Reversibility and Kinetics on Illite, Montmorillonite, and Kaolinite // Sci. Total Environ. 2018. V. 610–611. P. 511–520. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.08.122
Kouznetsova T., Ivanets A., Prozorovich V., Hosseini-Bandegharaei A., Nguyen Tran H., Srivastava V., Sillanpää M. Sorption and Mechanism Studies of Cu2+, Sr2+ and Pb2+ Ions on Mesoporous Aluminosilicates/Zeolite Composite Sorbents // Water Sci. Technol. 2020. V. 82. P. 984–997. https://doi.org/10.2166/wst.2020.407
Voronina A.V., Blinova M.O., Kulyaeva I.O., Semenishchev V.S., Afonin Yu.D. Sorption of Cesium Radionuclides from Aqueous Solutions onto Natural and Modified Aluminosilicates // Radiochemistry. 2015. V. 57. P. 522–529. https://doi.org/10.1134/S1066362215050124
Шилина А.С., Милинчук В.К., Ананьева О.А. Извлечение радионуклидов из водных сред новым высоко термостойким алюмосиликатным сорбентом // Изв. вузов. Ядерная энергетика. 2011. № 3. С. 92–99.
Sujeong Lee, Muhmood ul Hassan, Ho Jin Ryu. Dual Functional Amorphous Aluminosilicate Sorbents for Removing and Cold-Immobilizing Cesium/Cobalt/Nickel-Ions // Sustainable Mater. Technol. 2021. V. 30. https://doi.org/10.1016/j.susmat.2021.e00356
Ярусова С.Б., Панасенко А.Е., Гордиенко П.С., Земнухова Л.А., Азарова Ю.А. Синтез из соломы риса и сорбционные свойства наноструктурированного алюмосиликата натрия // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 3. С. 336–342. https://doi.org/10.1134/S0002337X19030163
Shichalin O.O., Papynov E.K., Nepomnyushchaya V.A., Ivanets A.I., Belov A.A., Dran’kov A.N., Yarusova S.B., Buravlev I.Yu., Tarabanova A.E., Fedorets A.N., Azon S.A., Kornakova Z.E., Budnitskiy S.Yu., Tananaev I.G., Shi Yun, Xiong Yifei, Wang Haibo Hydrothermal Synthesis and Spark Plasma Sintering of NaY Zeolite as Solid-State Matrices for Cesium-137 Immobilization // J. Eur. Ceram. Soc. 2022. V. 42. P. 3004–3014. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2022.02.007
Деркаченко П.П., Ярусова С.Б., Нехлюдова Е.А., Шичалин О.О., Иванов Н. П., Гордиенко П.С. Исследование закономерностей синтеза алюмосиликатов натрия с различным соотношением Si/Al // Наука, меняющая жизнь: сб. матер. Национального научного форума магистрантов, аспирантов и молодых ученых (г. Владивосток, 25 мая 2022 г.). Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2022. С.145–151.
Ярусова С.Б., Нехлюдова Е.А., Деркаченко П.П., Гордиенко П.С., Шичалин О.О., Шлык Д.Х. Синтез и исследование сорбционных свойств алюмосиликатов натрия // Современные проблемы экологии: докл. XXVIII всерос. науч.-практ. конференции. Тула: Инновационные технологии, 2022. С. 83–86.
Гордиенко П.С., Ярусова С.Б., Шабалин И.А., Слободюк А.Б., Нехлюдова Е.А., Шичалин О.О., Папынов Е.К., Курявый В.Г., Полякова Н.В., Паротькина Ю.А. Синтез алюмосиликатов кальция из наноструктурированных синтетических цеолитов Na-формы и исследование их сорбционных свойств // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 9. С. 1258–1265. https://doi.org/10.1134/S0036023622090042
Bok-Badura J., Kazek-Kesik A., Karon K., Jakóbik-Kolon A. Highly Efficient Copper Hexacyanoferrate-Embedded Pectin Sorbent for Radioactive Cesium Ions Removal // Water Resour. Ind. 2022. V. 28. https://doi.org/10.1016/j.wri.2022.100190
Kim J., Kang J., Um W. Simultaneous Removal of Cesium and Iodate Using Prussian Blue Functionalized CoCr Layered Double Hydroxide (PB-LDH) // J. Environ. Chem. Eng. 2022. V. 10. № 3. https://doi.org/10.1016/j.jece.2022.107477
Liu C., Li Y., Liu Q., Liu J., Guo Y., Yu X., Xie Y., Deng T. Highly Selective and Easily Regenerated Porous Fibrous Composite of PSF-Na2.1Ni0.05Sn2.95S7 for the Sustainable Removal of Cesium from Wastewater // J. Hazard. Mater. 2022. V. 436. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.129188
El-Naggar M.R., El-Sherif E.A., Maree R.M., Mekhamer H.S. Batch and Fixed Bed Column Investigations of the Sorptive Removal of Cesium Ions from Aqueous Solutions Using Modified Graphene-Alginate Nanocompositebeads // J. Radiat. Res. Appl. Sci. 2021. V. 14. P. 146–158. https://doi.org/10.1080/16878507.2021.1888242
Amesh P., Venkatesan K.A., Suneesh A.S., Maheswari U. Tuning the Ion Exchange Behavior of Cesium and Strontium on Sodium Iron Titanate // Sep. Purif. Technol. 2021. V. 267. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.118678
Kim T.Y., An S.S., Shim W.G., Lee J.W., Cho S.Y., Kim J.H. Adsorption and Energetic Heterogeneity Properties of Cesium Ions on Ion Exchange Resin // J. Ind. Eng. Chem. 2015. V. 27. P. 260–267. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.043
Yarusova S.B., Shichalin O.O., Belov A.A., Azon S.A., Buravlev I.Y., Golub A.V., Mayorov V.Y., Gerasimenko A.V., Papynov E.K., Ivanets A.I., Buravleva A.A., Merkulov E.B., Nepomnyushchaya V.A., Kapustina O.V., Gordienko P.S. Synthesis of Amorphous KAlSi3O8 for Cesium Radionuclide Immobilization into Solid Matrices Using Spark Plasma Sintering Technique // Ceram. Int. 2022. V. 48. P. 3808–3817. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.10.164
Dran’kov A., Shichalin O., Papynov E., Nomerovskii A., Mayorov V., Pechnikov V., Ivanets A., Buravlev I., Yarusova S., Zavjalov A., Ognev A., Balybina V., Lembikov A., Tananaev I., Shapkin N. Hydrothermal Synthesis, Structure and Sorption Performance to Cesium and Strontium Ions of Nanostructured Magnetic Zeolite Composites // Nucl. Eng. Technol. 2022. V. 54. P. 1991–2003. https://doi.org/10.1016/j.net.2021.12.010