Слоистые двойные гидроксиды Co-Fe, Ni-Fe, Zn-Ti для сорбционного извлечения U(VI) из водных сред средней солености

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Проведен синтез сорбционных материалов на основе слоистых двойных гидроксидов (СДГ) Co-Fe, Ni-Fe и Zn-Ti, полученных наиболее воспроизводимым и экологически чистым способом гомогенного соосаждения. Этот метод позволяет достичь дисперсности материалов с размером частиц не более 10 мкм и размером кристаллитов до 10 нм для СДГ Co-Fe и Ni-Fe. Применение такого сочетания переходных металлов обеспечивает получение соединений, обладающих механической и химической устойчивостью в агрессивных средах и активно участвующих в окислительно-восстановительных реакциях в жидкой фазе. Исследованы физико-химические и сорбционные свойства полученных материалов в отношении извлечения уранил-ионов U(VI) из водных растворов, включая такие солевые растворы, как Na2CO3, Na2SO4, KNO3, NaCl, K3PO4 и NaHCO3, содержащие конкурирующие ионы. Степень извлечения уранил-ионов из солевых растворов достигает 99%, а коэффициенты распределения Kd составляют до 105 мл/г, что указывает на высокую селективность по отношению к извлекаемому компоненту. Образец СДГ Co-Fe демонстрирует наибольшее значение предельной сорбции (Gmax), равное 101.6 мг/г в морской воде и 114.1 мг/г в дистиллированной воде. Представлены графические зависимости остаточного содержания уранил-ионов после сорбции от суммарного объема исходного раствора, пропущенного через колонку, которые демонстрируют выход кривой на плато для образцов СДГ Co-Fe и Ni-Fe, что обусловлено предельным насыщением материала извлекаемым компонентом. Показатель полной динамической сорбционной емкости исследуемых сорбционных материалов на основе СДГ может достигать 101.4 мг/г для образца СДГ Co-Fe и всего 40.2 мг/г в случае образца СДГ Zn-Ti. Согласно результатам исследований, полученные материалы на основе слоистых двойных гидроксидов Co-Fe, Ni-Fe и Zn-Ti обладают значительным потенциалом для сорбционного извлечения уранила U(VI) из водных сред средней солености.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Н. Драньков

Дальневосточный федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: artur.drankov@gmail.com
Россия, Владивосток

В. А. Балыбина

Дальневосточный федеральный университет

Email: artur.drankov@gmail.com
Россия, Владивосток

А. О. Лембиков

Дальневосточный федеральный университет

Email: artur.drankov@gmail.com
Россия, Владивосток

Е. С. Куликова

Дальневосточный федеральный университет

Email: artur.drankov@gmail.com
Россия, Владивосток

Н. Ю. Савельева

Дальневосточный федеральный университет

Email: artur.drankov@gmail.com
Россия, Владивосток

С. М. Писарев

Дальневосточный федеральный университет

Email: artur.drankov@gmail.com
Россия, Владивосток

Е. А. Пономарева

Дальневосточный федеральный университет

Email: artur.drankov@gmail.com
Россия, Владивосток

Н. Г. Кокорина

Дальневосточный федеральный университет

Email: artur.drankov@gmail.com
Россия, Владивосток

Е. К. Папынов

Дальневосточный федеральный университет

Email: artur.drankov@gmail.com
Россия, Владивосток

Список литературы

  1. Tu J., Peng X., Wang S. et al. // Sci. Total Environ. 2019. V. 677. P. 556. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.04.429
  2. Jana A., Unni A., Ravuru S.S. et al. // Chem. Eng. J. 2022. V. 428. P. 131180. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131180
  3. Guo X., Ruan Y., Diao Z. et al. // J. Clean. Prod. 2021. V. 308. P. 127384. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.127384
  4. Chen M., Li S., Li L. et al. // J. Hazard. Mater. 2021. V. 401. P. 123447. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.123447
  5. Yuan X., Jing X., Xu H. et al. // Chemosphere. 2022. V. 287. P. 131919. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.131919
  6. Нестройная О.В., Рыльцова И.Г., Япрынцев М.Н. и др. // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 7. С. 788. https://doi.org/10.31857/S0002337X20070106
  7. Ebitani K., Motokura K., Mori K. et al. // J. Org. Chem. 2006. V. 71. № 15. P. 5440. https://doi.org/10.1021/jo060345l
  8. Pavel O.D., Bîrjega R., Che M. et al. // Catal. Commun. 2008. V. 9. № 10. P. 1974. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2008.03.027
  9. Li Q., Xing L., Lu X. et al. // Inorg. Chem. Commun. 2015. V. 52. P. 46. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2014.12.014
  10. Pshinko G.N. // J. Chem. 2013. V. 2013. № 1. https://doi.org/10.1155/2013/347178
  11. Pshinko G.I., Puzyrnaya L.N., Kosorukov A.A. et al. // J. Water Chem. Technol. 2017. V. 39. № 3. P. 138. https://doi.org/10.3103/S1063455X17030031
  12. Keimirov M.A. // J. Water Chem. Technol. 2016. V. 38. № 3. P. 128. https://doi.org/10.3103/S1063455X16030024
  13. Wang X., Yu S., Wu Y. et al. // Chem. Eng. J. 2018. V. 342. P. 321. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.02.102
  14. Yuan X., Yin C., Zhang Y. et al. // Sci. Rep. 2019. V. 9. № 1. P. 5807. https://doi.org/10.1038/s41598-019-42252-4
  15. Guo Y., Gong Z., Li C. et al. // Chem. Eng. J. 2020. V. 392. P. 123682. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.123682
  16. Yang Z., Wei J., Zeng G. et al. // Coord. Chem. Rev. 2019. V. 386. P. 154. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2019.01.018
  17. Mei H., Tan X., Tan L. et al. // ACS Earth Spасе Chem. 2018. V. 2. № 10. P. 968. https://doi.org/10.1021/acsearthspacechem.8b00055
  18. Pan Z., Li W., Fortner J.D. et al. // Environ. Sci. Technol. 2017. V. 51. № 16. P. 9219. https://doi.org/10.1021/acs.est.7b01649
  19. Scott T.B., Allen G.C., Heard P.J. et al. // Proc. R. Soc., Ser. A: Math. Phys. Eng. Sci. 2005. V. 461. № 2057. P. 1247. https://doi.org/10.1098/rspa.2004.1441
  20. Tan L., Wang Y., Liu Q. et al. // Chem. Eng. J. 2015. V. 259. P. 752. https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.08.015
  21. Papynov E.K., Dran’kov A.N., Tkachenko I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. № 6. P. 820. https://doi.org/10.1134/S0036023620060157
  22. Dran’kov A., Shichalin O., Papynov E. et al. // Nucl. Eng. Technol. 2022. V. 54. № 6. P. 1991. https://doi.org/10.1016/j.net.2021.12.010
  23. Aramendía M.A., Avilés Y., Borau V. et al. // J. Mater. Chem. 1999. V. 9. № 7. P. 1603. https://doi.org/10.1039/a900535h
  24. Yang W., Kim Y., Liu P.K.T. et al. // Chem. Eng. Sci. 2002. V. 57. № 15. P. 2945. https://doi.org/10.1016/S0009-2509(02)00185-9
  25. Roelofs J.C.A.A., van Bokhoven J.A., van Dillen A.J. et al. // Chem. - A Eur. J. 2002. V. 8. № 24. P. 5571. https://doi.org/10.1002/1521-3765(20021216)8:24<5571::AID-CHEM5571>3.0.CO;2-R
  26. Giles C.H., MacEwan T.H., Nakhwa S.N. et al. // J. Chem. Soc. 1960. P. 3973. https://doi.org/10.1039/jr9600003973
  27. Huang Z., Wu P., Gong B. et al. // J. Mater. Chem. A. 2014. V. 2. № 15. P. 5534. https://doi.org/10.1039/c3ta15350a
  28. Papynov E.K., Tkachenko I.A., Maiorov V.Y. et al. // Radiochemistry. 2019. V. 61. № 1. P. 28. https://doi.org/10.1134/S1066362219010053
  29. Wang Q., Huang J., Ma C. et al. // Chemosphere. 2023. V. 321. P. 138055. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.138055
  30. Jana A., Unni A., Ravuru S.S. et al. // Chem. Eng. J. 2022. V. 428. P. 131180. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131180

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Рентгенограммы исследуемых образцов на основе СДГ.

Скачать (214KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Термограммы исследуемых образцов на основе СДГ.

Скачать (286KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Изотермы низкотемпературной адсорбции–десорбции азота и кривые распределения пор по размерам.

Скачать (487KB)
Метаданные
5. Рис. 4. РЭМ- и ЭДС-изображения исследуемых образцов на основе СДГ.

Скачать (973KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Диаграммы зависимости коэффициента распределения Kd (мл/г) исследуемых образцов: а – в дистиллированной воде; б – в морской воде.

Скачать (176KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Диаграммы зависимости показателей сорбционной эффективности в присутствии ряда конкурирующих ионов.

Скачать (158KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимости степени очистки исходного раствора исследуемыми материалами от уранил-ионов в анализируемых пробах от суммарного объема фильтрата (а) и остаточного содержания уранил-ионов после сорбции от суммарного объема исходного раствора, пропущенного через колонку (б).

Скачать (391KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025