Eine effiziente Methode zur selektiven Entsalzung von radioaktivem Jod Anionen mit Gold-Nanopartikel eingebettet Membranfilter

Diese Methode kann dazu beitragen, zentrale Fragen im Bereich der Wasseraufbereitung und der nachhaltigen Sanierung zu beantworten, wie z. B. die effiziente Entfernung von radioaktivem Jod aus wässrigen Medien durch den Einsatz von hybriden Nanokompositmaterialien. Das Wichtigste oder das Bessere an dieser Technik ist, dass radioaktive Elemente in einem gemischten Salz und organischen Substanzen durch einen einfachen Filtrationsprozess schnell und in einem hocheffizienten Material entfernt werden können. Die Videodemonstration dieser Angelegenheit ist von entscheidender Bedeutung, da die Handhabung und Behandlung von radioaktiven flüssigen Abfällen besondere Sorgfalt erfordert, einschließlich des Schutzes von Personen und der Umwelt vor der Ausbreitung radioaktiver Kontamination.

Eun Shim, ein Doktorand aus meinem Labor, wird die Verfahren vorführen. 120 ml Chloraurinsäurelösung werden in einen gewaschenen zweihalsigen Rundkolben gegeben und unter ständigem Rühren bis zum Rückfluss erhitzt. 12 ml tribasische Natriumcitratlösung werden rasch in den zweihalsigen Rundkolben gegeben.

Refluxen Sie das resultierende Gemisch für weitere 20 Minuten, um das Goldsalz vollständig zu reduzieren. Lassen Sie die kolloidale Suspension der Nanopartikel auf Raumtemperatur abkühlen. Messen Sie die Konzentration der Goldnanopartikel mit UV-Vis-Spektroskopie bei einer Wellenlänge von 520 Nanometern unter Verwendung einer Quarzküvette.

Geben Sie nun einen einzelnen Tropfen Goldnanopartikelsuspension auf ein mit 400 Mesh kohlenstoffbeschichtetes Kupfergitter. Trocknen Sie das Gitter bei Raumtemperatur, bevor Sie die Größe der Goldnanopartikel mit der Transmissionselektronenmikroskopie messen. Halten Sie die kolloidale Gold-Nanopartikel-Suspension bei vier Grad Celsius.

Um den in Goldnanopartikel eingebetteten Membranfilter mit einer Spritzeneinheit herzustellen, waschen Sie zunächst eine Celluloseacetatmembran, die von einer Filtereinheit getragen wird, dreimal mit deionisiertem Wasser. Entnehmen Sie 10 Milliliter Citrat-stabilisierte Gold-Nanopartikel mit einer sterilen Spritze und geben Sie sie langsam in den vorgewaschenen Zelluloseacetat-Membranfilter. Waschen Sie die Filtereinheit dreimal mit 10 Millilitern entionisiertem Wasser, um nicht immobilisierte Goldnanopartikel zu entfernen.

Alternativ können Sie zur Vorbereitung des Gold-Nanopartikel-Membranfilters mit einer Vakuumpumpe die Zelluloseacetat-Membran zwischen einem Filterhalter, einer Fritte-Glashalterung und einem abgestuften Trichter platzieren. Verbinden Sie eine kombinierte Einheit aus dem Frittiertglasträger und dem Messtrichter mit einem Rückgewinnungskolben und einer Vakuumpumpe. Geben Sie 10 Milliliter Citrat-stabilisierte Gold-Nanopartikel in den abgestuften Trichter.

Wenden Sie dann ein Vakuum an, bis alle Goldnanopartikel durch die Zelluloseacetatmembran geleitet sind. Wiederholen Sie den gleichen Vorgang auf der anderen Seite der Membran, um Goldnanopartikel auf beiden Seiten der Membran zu immobilisieren. Analysieren Sie die Oberfläche der in Gold-Nanopartikel eingebetteten Celluloseacetat-Membran oder Gold-CAM mittels Rasterelektronenmikroskopie unter Hochleistungsbedingungen mit den Beschleunigungsspannungen bis zu 15 Kilovolt.

Verdünnen Sie radioaktives Jod in drei Millilitern reinem Wasser, einem molaren Natriumchlorid oder 10 nanomolaren Natriumjodid und geben Sie jede Lösung in eine Petrischale. Bei der Arbeit mit radioaktivem Jod sind die üblichen Strahlenschutzrichtlinien zu beachten. Das mit einem Vakuumfilter hergestellte Gold-CAM wird in die radioaktiven Jodlösungen gegeben.

Schütteln Sie sie vorsichtig bei Raumtemperatur. Entnehmen Sie zu bestimmten Zeitpunkten 10 Mikroliter der radioaktiven Jodlösung aus der Petrischale. Messen Sie dann die Radioaktivität des Aliquots mit einem automatischen Gamma-Zähler

Spülen Sie den Gold CAM nach 120 Minuten mit gereinigtem Wasser ab. Messen Sie abschließend die Menge der auf der Membran eingefangenen Radioaktivität mit dem automatischen Gamma-Zähler. Um radioaktive Jodanionen mit einem Gold-CAM-Filter zu entfernen, lösen Sie das radioaktive Jod in 50 Millilitern verschiedener wässriger Lösungen.

Entnehmen Sie 50 Milliliter jeder Lösung mit einer sterilen Spritze und leiten Sie sie mit einer Spritzeneinheit mit einer Durchflussrate von etwa 1,5 Millilitern pro Sekunde durch die Gold-CAM-Filtereinheit. Fünf Milliliter des Filtrats werden in ein Kunststofffläschchen überführt, um die Radioaktivität in der Lösung zu quantifizieren. Die Menge der Restradioaktivität in der Filtratlösung wird mit dem automatischen Gamma-Zähler gemessen.

Führen Sie abschließend den Wiederverwendbarkeitstest am Gold-CAM-Filter durch, wie im Textprotokoll beschrieben. Nach einer 30-minütigen Inkubation fing der Gold-CAM-Filter den größten Teil des radioaktiven Jods in reinem Wasser und in einem molaren Natriumchlorid auf. Andererseits wurde die Adsorption der Radioaktivität in Gegenwart von nichtradioaktivem Natriumiodid vollständig gehemmt, da die Oberfläche der Goldnanopartikel von Iodid-Anionen besetzt war.

Die radioaktiven Jodlösungen wurden durch eine Filtereinheit geleitet, die Gold-CAM enthielt. Anschließend wurde die Menge der Restradioaktivität im Filtrat gemessen. Durch den Filtrationsschritt wurde eine hervorragende Effizienz erzielt, wodurch die Konzentration von radioaktivem Jod erheblich gesenkt wurde.

Insbesondere wurde die Entsalzungsleistung von Gold-CAM nicht durch die hohe Konzentration anorganischer Salze wie Natrium, Cäsium und Strontium unterdrückt. Darüber hinaus könnte Gold CAM für die wiederholte Entsalzung von radioaktivem Jod in synthetischem Urin und Meerwasser wiederverwendbar sein. Obwohl diese Methode Einblicke in die Sanierung von radioaktiven Abfällen aus verschiedenen wässrigen Medien geben kann, kann sie auch auf andere Radioisotope und giftige Schwermetalle angewendet werden, indem Metallchelatoren und anorganische Komposita auf die Oberfläche von Goldnanopartikeln eingebracht werden.

Im Anschluss an dieses Verfahren konnte das automatische Aufbereitungssystem für kontaminiertes Wasser erforscht und für die praktische Umsetzung dieser Studie im großindustriellen Maßstab ausgelegt werden. Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit radioaktiven Materialien äußerst gefährlich sein kann und dass bei der Durchführung dieses Verfahrens immer Vorsichtsmaßnahmen wie gut belüftete Abzüge, persönliche Schutzmaßnahmen und eine minimale Exposition gegenüber gefährlichen Stoffen getroffen werden sollten.