Recuperación selectiva de lantánidos mediante un vanadato simple cristalino con resistencia a los ácidos y la radiación. Crédito:Prof. FENG
Con el desarrollo de la energía nuclear, Las preocupaciones ambientales asociadas con el ciclo del combustible nuclear han atraído gran atención. Sin embargo, el secuestro eficaz de actínidos y lantánidos (Ln) de desechos radiactivos complejos, especialmente los residuos líquidos de alto nivel (HLLW) en condiciones ácidas fuertes, sigue siendo un serio desafío.
En un estudio publicado en Edición internacional de Angewandte Chemie , El profesor Feng Meiling del grupo de investigación del profesor Huang Xiaoying en el Instituto de Investigación de Fujian sobre la Estructura de la Materia de la Academia de Ciencias de China informó sobre el primer adsorbente de vanadato simple cristalino, a saber [Yo 2 NUEVA HAMPSHIRE 2 ] V 3 O 7 , para la recuperación de lantánidos de soluciones acuosas.
Los investigadores encontraron que [Yo 2 NUEVA HAMPSHIRE 2 ] V 3 O 7 posee muchas características sobresalientes que incluyen una amplia durabilidad de pH, alta resistencia a la radiación y capacidad de adsorción.
En la solución con un rango de pH de 1.9-12.3 o menos de 200 kGy β o 50 kGy γ irradiaciones, puede mantener la estructura robusta en capas de [V 3 O 7 ]norte norte- . El valor del coeficiente de distribución (Kd) para Eu 3 + podría mantener 1,72 × 10 5 mL / g a un pH tan bajo como 2.5. Los valores de Kd y tasa de remoción (R) para Eu 3 + básicamente se mantienen después de las irradiaciones β o γ. Incluso a pH bajo, [Me2NH2] V 3 O 7 muestra altas capacidades de adsorción de lantánidos. Todavía conserva una alta capacidad a un pH bajo de 2.5, lo cual rara vez se logra para la mayoría de los adsorbentes presentes.
Además, [Me 2 NUEVA HAMPSHIRE 2 ] V 3 O 7 mantiene valores altos de KdEu de 4,35 × 10 4 ml / ga 7,47 × 10 4 mL / gy REu alto en el rango de 97,75-98,68% en presencia de exceso de Na +, K +, Ca2 + y Mg2 +. En particular, puede separar eficientemente Eu 3 + de Cs + (o Sr 2 + ) con el factor de separación más alto SFEu / Cs de 156 (SFEu / Sr de 134) hasta la fecha.
El ion lantánido Eu 3 + se ha estudiado ampliamente como simulador de actínidos radiotóxicos de larga duración por sus propiedades de adsorción similares. En los productos intercambiados, UE 3 + se puede eluir eficazmente con bajo costo, método seguro y respetuoso con el medio ambiente, y la tasa de eliminación por producto reciclado aún podría permanecer. Estos méritos combinados con una síntesis fácil hacen de este vanadato un prometedor eliminador de lantánidos para la remediación ambiental.
Los investigadores revelaron el mecanismo de adsorción a nivel atómico mediante cálculos teóricos en combinación de varias caracterizaciones, como la espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) y los análisis de espectros de estructura fina de absorción de rayos X extendida (EXAFS). y análisis Raman y elemental, proporcionando una elucidación microscópica para la adsorción selectiva de Eu en este vanadato.
Este estudio proporciona un vanadato en capas de fácil síntesis que podría recuperar alta y selectivamente lantánidos de soluciones acuosas. y enfatiza la importancia de desarrollar materiales de vanadato cristalinos para las aplicaciones en el campo de la remediación ambiental.
