Цирконосиликатный сорбент на основе ценосфер летучих энергетических зол для иммобилизации цезия в керамической форме

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Полые алюмосиликатные микросферы (ценосферы) стабилизированного состава (стеклофаза – 95.4 мас. %; (SiO2/Al2O3)стекло – 3.1), выделенные из летучих зол от сжигания угля, использованы для получения композитных сорбентов, содержащих сорбционно-активный компонент на основе цирконосиликатов каркасной структуры. Продукты синтеза исследованы методами РФА, РЭМ−ЭДС и низкотемпературной адсорбции азота, изучены их сорбционные свойства в отношении Cs+. Цирконосиликатный материал демонстрирует высокий коэффициент распределения в процессе сорбции Cs+ из водных растворов (~103−104 мл/г) и стабильность сорбционной емкости в результате декатионирования. Исследована возможность применения технологии ЭИПС-синтеза для создания высокоплотной минералоподобной керамики на основе цирконосиликатного сорбента для иммобилизации цезия. Для спеченных при различных температурах керамик (800−1000°С) проведена дилатометрия, а также выполнен анализ структуры и пористости.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. А. Верещагина

Красноярский научный центр СО РАН; Сибирский федеральный университет

Email: shichalin_oo@dvfu.ru
Россия, Академгородок, 50/24, Красноярск, 660036; пр-т Свободный, 79, Красноярск, 660041

Е. А. Кутихина

Красноярский научный центр СО РАН

Email: shichalin_oo@dvfu.ru
Россия, Академгородок, 50/24, Красноярск, 660036

О. В. Буйко

Сибирский федеральный университет

Email: shichalin_oo@dvfu.ru
Россия, пр-т Свободный, 79, Красноярск, 660041

А. А. Белов

Дальневосточный федеральный университет

Email: shichalin_oo@dvfu.ru
Россия, п. Аякс, 10, о. Русский, Владивосток, 690922

О. О. Шичалин

Дальневосточный федеральный университет; Сахалинский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: shichalin_oo@dvfu.ru
Россия, п. Аякс, 10, о. Русский, Владивосток, 690922; ул. Ленина, 290, Южно-Сахалинск, 693000

А. Г. Аншиц

Красноярский научный центр СО РАН

Email: shichalin_oo@dvfu.ru
Россия, Академгородок, 50/24, Красноярск, 660036

Список литературы

  1. Чуканов Н.В., Пеков И.В., Расцветаева Р.К. // Успехи химии. 2004. Т. 73. № 3. С. 227. https://doi.org/10.1070/RC2004v073n03ABEH000825
  2. Chukanov N.V., Pekov I.V. // Rev. Mineral. Geochem. 2005. V. 57. № 1. P. 105. https://doi.org/10.2138/rmg.2005.57.4
  3. Bortun A.I., Bortun L.N., Clearfield A. // Chem. Mater. 1997. V. 9. № 8. P. 1854. https://doi.org/10.1021/cm9701419
  4. Ilyushin G.D., Blatov V.A. // Acta Crystallogr., Sect. B. 2002. V. 58. № 2. P. 198. https://doi.org/10.1107/S0108768101021619
  5. Грищенко Д.Н., Курявый В.Г., Подгорбунский А.Б. и др. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 1. С. 17. https://doi.org/10.31857/S0044457X22601043
  6. Hou W., Guo X., Shen X. et al. // Nano Energy. 2018. V. 52. P. 279. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.07.036
  7. Mauvy F., Siebert E. // J. Eur. Ceram. Soc. 1999. V. 19. № 6–7. P. 917. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(98)00344-6
  8. Стенина И.А., Таранченко Е.О., Ильин А.Б. и др. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 12. С. 1683. https://doi.org/10.31857/S0044457X23601360
  9. Полуэктов П.П., Суханов Л.П., Матюнин Ю.И. // Рос. хим. журн. 2005. Т. 49. № 4. С. 29.
  10. Marocco A., Liguori B., Dell’Agli G. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2011. V. 31. № 11. P. 1965. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2011.04.028
  11. Kanda Y. // Constr. Build. Mater. 2022. V. 349. P. 128726. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.128726
  12. Arun A., Kumar K., Chowdhury A. // J. Eur. Ceram. Soc. 2023. V. 43. № 5. P. 2069. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2022.12.003
  13. Fernández-González D., Suárez M., Piñuela-Noval J. et al. // Ceram. Int. 2023. V. 49. № 6. P. 9432. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.11.108
  14. Panasenko A.E., Shichalin O.O., Yarusova S.B. et al. // Nucl. Eng. Technol. 2022. V. 54. № 9. P. 3250. https://doi.org/10.1016/j.net.2022.04.005
  15. Shichalin O.O., Papynov E.K., Maiorov V.Y. et al. // Radiochemistry. 2019. V. 61. № 2. P. 185. https://doi.org/10.1134/s1066362219020097
  16. Shichalin O.O., Papynov E.K., Nepomnyushchaya V.A. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2022. V. 42. № 6. P. 3004. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2022.02.007
  17. Längauer D., Čablík V., Hredzák S. et al. // Materials. 2021. V. 14. № 5. P. 1267. https://doi.org/10.3390/ma14051267
  18. Кутихина Т.А., Мазурова Е.В., Буйко О.В. и др. // Физика и химия стекла. 2023. Т. 49. № 2. С. 191.
  19. Vereshchagina T.A., Kutikhina E.A., Buyko O.V. et al. // Chim. Techno Acta. 2022. V. 9. № 4. P. 20229418. https://doi.org/10.15826/chimtech.2022.9.4.18
  20. Anshits N.N., Mikhailova O.A., Anshits A.G. et al. // Fuel. 2010. V. 88. № 9. P. 1849. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2010.03.049
  21. Fomenko E.V., Anshits N.N., Solovyov L.A. et al. // Energy Fuels. 2013. V. 27. № 9. P. 5440. https://doi.org/10.1021/ef400754c
  22. Rietveld H.M. // J. Appl. Crystallogr. 1969. V. 2. № 2. P. 65. https://doi.org/10.1107/S0021889869006558
  23. Solovyov L.A. // J. Appl. Crystallogr. 2004. V. 37. № 5. P. 743. https://doi.org/10.1107/S0021889804015638
  24. Greg S.J., Singh K.S.W. Adsorption, surface area, porosity. London: Academic Press, 1982.
  25. ИСО 9277:2010-09 (E). Определение удельной площади поверхности твердых тел по адсорбции газа с применением метода Брунауэра, Эммета и Теллера (BET-метод). M.: Стандартинформ, 2016.
  26. Harkins W.D., Jura G. // J.Am. Chem. Soc. 1944. V. 66. № 8. P. 1366. https://doi.org/10.1021/ja01236a048
  27. Webb P., Orr C. Analytical methods in fine particle technology. Norcross: Micromeritics Instrument Corporation, 1997.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Гетерополиэдрическая каркасная структура фазы Na4Zr2(SiO4)3 семейства NASICON.

Скачать (265KB)
3. Рис. 2. РЭМ-снимки узкой фракции ценосфер.

Скачать (217KB)
4. Рис. 3. РЭМ-снимки продуктов цеолитизации (а) и цеолитизации-деалюминирования (б) исходных ценосфер; участки поверхности модифицированных ценосфер по данным ЭДС (в, г).

Скачать (651KB)
5. Рис. 4. РЭМ-снимки (а, б) и дифрактограмма (г) продуктов гидротермального синтеза в системе ZrOCl2–NaOH–H2O–(H, Na)X; участок поверхности гранул продуктов по данным ЭДС (в).

Скачать (405KB)
6. Рис. 5. Изотерма низкотемпературной адсорбции-десорбции азота для образца Zr-Si/NASICON (а) и распределение пор по ширине, рассчитанное по адсорбционной ветви (б), в координатах dV/dw–lgw.

Скачать (137KB)
7. Рис. 6. Изотермы сорбции Cs+ для продуктов синтеза на основе фаз NASICONA (точки – эксперимент, линии – модель Ленгмюра).

Скачать (97KB)
8. Рис. 7. Образцы керамических материалов на основе цирконосиликата, полученных ИПС-синтезом при температуре от 800 до 1000°С.

Скачать (52KB)
9. Рис. 8. Дилатометрические зависимости керамик, полученных при различных температурах методом ЭИПС.

Скачать (330KB)
10. Рис. 9. РЭМ снимки образцов керамики, полученных методом ЭИПС при 800°С (а, б), 900°С (в, г) и 1000°С (д, е); карты распределения Zr, Si и Cs в керамике, полученной при 800°С (ж).

Скачать (757KB)
11. Рис. 10. Дифрактограммы керамики, полученной при различных температурах.

Скачать (137KB)
12. Рис. 11. Изотермы низкотемпературной адсорбции-десорбции азота для образцов, полученные при различных температурах спекания (а) и распределение пор по ширине, рассчитанное по адсорбционной ветви (б), в координатах dV/dw–lgw.

Скачать (189KB)

© Российская академия наук, 2024

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».