Optimization of hydrothermal synthesis of pharmacosiderite-type titanosilicates for extraction of 137Cs and 90Sr from liquid media with high salinity

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper presents the synthesis of and the influence of the duration of hydrothermal synthesis on the sorption properties of pharmacosiderite type titanosilicates towards Cs(I) and Sr (II), structural phase composition, surface morphology and textural characteristics is investigated. The composition, morphology and structure of the samples were studied by XRF, SEM, and EMF methods. The structural characteristics of powders have been studied by BET and DFT methods. The sorption properties towards the radionuclide 137Cs in micro-concentration under adsorption conditions from model solutions of low and medium concentration of interfering impurities are investigated for the first time for disubstituted pharmacosiderite-type titanosilicates.

Full Text

Restricted Access

About the authors

P. A. Marmaza

Far Eastern Federal University; Sakhalin State University

Author for correspondence.
Email: marmaza.pa@dvfu.ru
Russian Federation, Vladivostok; Yuzhno-Sakhalinsk

N. P. Ivanov

Far Eastern Federal University

Email: marmaza.pa@dvfu.ru
Russian Federation, Vladivostok

V. O. Kaptakov

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: marmaza.pa@dvfu.ru
Russian Federation, Moscow

Ya. G. Zernov

Far Eastern Federal University

Email: marmaza.pa@dvfu.ru
Russian Federation, Vladivostok

V. Y. Mayorov

Far Eastern Federal University; Far Eastern Geological Institute, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: marmaza.pa@dvfu.ru
Russian Federation, Vladivostok; Vladivostok

A. N. Fedorets

Far Eastern Federal University

Email: marmaza.pa@dvfu.ru
Russian Federation, Vladivostok

O. O. Shichalin

Far Eastern Federal University; Sakhalin State University

Email: marmaza.pa@dvfu.ru
Russian Federation, Vladivostok; Vladivostok

E. K. Papynov

Far Eastern Federal University

Email: marmaza.pa@dvfu.ru
Russian Federation, Vladivostok

References

  1. Chen S., Yang X., Wang Z. et al. // J. Hazard. Mater. 2021. V. 410. P. 124608. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124608
  2. Nekrasova N.A., Milyutin V.V., Kaptakov V.O. et al. // Inorganics. 2023. V. 11. № 3. P. 126. https://doi.org/10.3390/inorganics11030126
  3. Shichalin O.O., Papynov E.K., Ivanov N.P. et al. // Sep. Purif. Technol. 2024. V. 332. 2023. P. 125662. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.125662
  4. Vellingiri K., Kim K.H., Pournara A. et al. // Prog. Mater. Sci. 2018. V. 94. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2018.01.002
  5. Mohiuddin I., Grover A., Aulakh J.S. et al. // J. Hazard. Mater. 2021. V. 401. Р. 123782. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.123782
  6. Shichalin O.O., Papynov E.K., Belov A.A. et al. // Solid State Sci. 2024. V. 154. № July. P. 107619. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2024.107619
  7. Shichalin O.O., Vereshchagina T.A., Buravlev I.Y. et al. // J. Environ. Chem. Eng. 2024. V. 12. № 5. P. 113893. https://doi.org/10.1016/j.jece.2024.113893
  8. Shichalin O.O., Yarusova S.B., Ivanov N.P. et al. // J. Water Process Eng. 2024. V. 59. Р. 105042. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2024.105042
  9. Perovskiy I., Yanicheva N.Y., Stalyugin V.V. et al. // Microporous Mesoporous Mater. 2021. V. 311. P. 110716. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2020.110716
  10. Abass M.R., Abou-Lilah R.A., Kasem A.E. // Russ. J. Inorg. Chem. 2024. V. 69. P. 98. https://doi.org/10.1134/S0036023623602507
  11. Luo J., Li X., Zhang F., et al. // Int. J. Miner. Metall. Mater. 2021. V. 28. № 6. P. 1057. https://doi.org/10.1007/s12613-020-2056-6
  12. Nikolaev A.I., Gerasimova L.G., Maslova M.V. et al. // Theor. Found. Chem. Eng. 2021. V. 55. № 5. P. 1078. https://doi.org/10.1134/S0040579521050110
  13. Kozlova T.O., Khvorostinin E.Y., Rodionova A.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2023. V. 68. № 11. P. 1503. https://doi.org/10.1134/S0036023623601964
  14. Bezhin N.A., Dovhyi I.I., Lyapunov A.Y. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2019. V. 64. № 9. P. 1178. https://doi.org/10.1134/S0036023619090031
  15. Maslova M.V., Gerasimova L.G., Knyazeva A.I. // Russ. J. Inorg. Chem. 2015. V. 60. № 4. P. 442. https://doi.org/10.1134/S0036023615040154
  16. Shapkin N.P., Ermak I.M., Razov V.I. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2014. V. 59. № 6. P. 587. https://doi.org/10.1134/S0036023614060187
  17. Gordienko P.S., Yarusova S.B., Shabalin I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 9. P. 1393. https://doi.org/10.1134/S0036023622090042
  18. Lee N.K., Khalid H.R., Lee H.K. // Microporous Mesoporous Mater. 2017. V. 242. P. 238. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2017.01.030
  19. Șenilă M., Neag E., Tănăselia C. et al. // Materials (Basel). 2023. V. 16. № 8. P. 2965. https://doi.org/10.3390/ma16082965
  20. Ivanov N.P., Drankov A.N., Papynov E.K. et al. // Prot. Met. Phys. Chem. Surfaces. 2023. V. 59. № 5. P. 868. https://doi.org/10.1134/S2070205123701058
  21. Nong C., Li X., Xu J. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2023. V. 332. № 4. P. 1263. https://doi.org/10.1007/s10967-022-08721-3
  22. Zhou Y., Li Y., Su Y. et al. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2023. V. 332. № 8. P. 3191. https://doi.org/10.1007/s10967-023-08948-8
  23. Trung N.D., Ping N., Dan H.K. // Environ. Eng. Res. 2023. V. 28. № 6. P. 220389. https://doi.org/10.4491/eer.2022.389
  24. Nagasaka C.A., Ogiwara N., Kobayashi S. et al. // Small. 2024. V. 20. № 17. P. 2307004. https://doi.org/10.1002/smll.202307004
  25. Asgari P., Mousavi S.H., Aghayan H. et al. // Microchem. J. 2019. V. 150. P. 104188. https://doi.org/10.1016/j.microc.2019.104188
  26. Ivanov N.P., Dran’kov A.N., Shichalin O.O. et al. // J. of Radioanal. and Nucl. Chem. 2024. V 333. P. 1213. https://doi.org/10.1007/s10967-024-09362-4
  27. Balybina V.A., Dran’kov A.N., Shichalin O.O. et al. // J. Compos. Sci. 2023. V. 7. № 11. P. 458. https://doi.org/10.3390/jcs7110458
  28. Ivanov N.P., Marmaza P.A., Shichalin O.O. et al. // Radiochem. 2023. V. 65. Suppl. 1. P. S29. https://doi.org/10.1134/S1066362223070032
  29. Perovskiy I., Yanicheva N.Y., Stalyugin V.V. et al. // Microporous Mesoporous Mater. 2021. V. 311. Р. 110716. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2020.110716
  30. Popa K., Pavel C.C. // Desalination. 2012. V. 293. P. 78. https://doi.org/10.1016/j.desal.2012.02.027
  31. Gainey S.R., Lauar M.T., Adcock C.T. et al. // Microporous Mesoporous Mater. 2020. V. 296. P. 109995. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2019.109995
  32. Campbell E.L., Westesen A.M., Peterson R.A. // Radiochim. Acta. 2023. V. 111. № 10. P. 735. https://doi.org/10.1515/ract-2023-0134
  33. Perovskiy I.A., Shushkov D.A., Ponaryadov A.V. et al. // J. Environ. Chem. Eng. 2023. V. 11. № 5. P. 110691. https://doi.org/10.1016/j.jece.2023.110691
  34. Park Y., Shin W.S., Reddy G.S. et al. // J. Nanoelectron. Optoelectron. 2010. V. 5. № 2. P. 238. https://doi.org/10.1166/jno.2010.1101
  35. Westesen A.M., Campbell E.L., Fiskum S.K. et al. // Sep. Sci. Technol. 2022. V. 57. № 15. P. 2482. https://doi.org/10.1080/01496395.2022.2059378
  36. Panikorovskii T.L., Kalashnikova G.O., Nikolaev A.I. et al. // Minerals. 2022. V. 12. № 2. P. 248. https://doi.org/10.3390/min12020248
  37. Dyer A., Newton J., O’Brien L. et al. // Microporous Mesoporous Mater. 2009. V. 117. № 1. P. 304. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2008.07.003
  38. Dyer A., Newton J., O’Brien L. et al. // Microporous Mesoporous Mater. 2009. V. 120. № 3. P. 272. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2008.11.016
  39. Yakovenchuk V.N., Nikolaev A.P., Selivanova E.A. et al. // Am. Mineral. 2009. V. 94. № 10. P. 1450. https://doi.org/10.2138/am.2009.3065
  40. Milyutin V.V., Nekrasova N.A., Yanicheva N.Y. et al. // Radiochemistry. 2017. V. 59. № 1. P. 65. https://doi.org/10.1134/S1066362217010088
  41. Nikolaev A.I., Gerasimova L.G., Maslova M.V. et al. // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2019. V. 704. № 1. P. 012003. https://doi.org/10.1088/1757-899X/704/1/012003
  42. Yakovenchuk V.N., Selivanova E.A., Krivovichev S.V. et al. // Miner. as Adv. Mater. II. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin-Heidelberg, 2011. P. 205. https://doi.org/10.1007/978-3-642-20018-2_20
  43. Santos-Vieira I.C.M.S., Lin Z., Rocha J. // Green Chem. 2022. V. 24. № 13. P. 5088. https://doi.org/10.1039/D2GC00654E
  44. Chapman D.M., Roe A.L. // Zeolites. 1990. V. 10. № 8. P. 730. https://doi.org/10.1016/0144-2449(90)90054-U
  45. Lihareva N., Kostov-Kytin V. // Bulg. Chem. Commun. 2014. V. 46. № 3. P. 569.
  46. Kim Y.K., Kim S., Kim Y. et al. // Appl. Surf. Sci. 2019. V. 493. P. 165. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.07.008
  47. Eom H.H., Kim H., Harbottle D. et al. // Sep. Purif. Technol. 2024. V. 330. P. 125550. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.125550
  48. Milyutin V.V., Nekrasova N.A., Kaptakov V.O. et al. // Adsorption. 2023. V. 29. № 5–6. P. 323. https://doi.org/10.1007/s10450-023-00407-w
  49. Nekrasova N.A., Milyutin V. V., Kaptakov V.O. et al. // Inorganics. 2023. V. 11. № 3. P. 126. https://doi.org/10.3390/inorganics11030126

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Diffraction patterns of the obtained samples.

Download (250KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. SEM images of the sample surface and EDS maps of the elemental distribution.

Download (1MB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Low-temperature nitrogen adsorption–desorption isotherms and pore size distribution according to the DFT model (a – GTS-1; b – GTS-2; c – GTS-3; d – GTS-4).

Download (591KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».