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
Скачать
2. Рис. 1. Гетерополиэдрическая каркасная структура фазы Na4Zr2(SiO4)3 семейства NASICON.

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

Скачать (217KB)
Метаданные
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)
Метаданные
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)
Метаданные
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)
Метаданные
7. Рис. 6. Изотермы сорбции Cs+ для продуктов синтеза на основе фаз NASICONA (точки – эксперимент, линии – модель Ленгмюра).

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

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

Скачать (330KB)
Метаданные
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)
Метаданные
11. Рис. 10. Дифрактограммы керамики, полученной при различных температурах.

Скачать (137KB)
Метаданные
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)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024