Un método eficiente para la desalinización selectiva de aniones de yodo radiactivo mediante el uso de filtro de membrana incorporado en nanopartículas de oro

Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo del tratamiento del agua y la remediación sostenible, como la eliminación eficiente del yodo radiactivo de los medios acuosos mediante el uso de materiales nanocompuestos híbridos. Lo principal o lo mejor de esta técnica es que los elementos radiactivos en una sal mezclada y sustancias orgánicas pueden eliminarse rápidamente mediante un simple proceso de filtración en una materia altamente eficiente. La demostración en vídeo de este asunto es fundamental, ya que la manipulación y el tratamiento de los residuos líquidos radiactivos requieren un cuidado especial, incluida la protección personal y ambiental contra la propagación de la contaminación radiactiva.

La demostración de los procedimientos estará a cargo de Ha Eun Shim, una estudiante de posgrado de mi laboratorio. Agregue 120 mililitros de solución de ácido cloroáurico a un matraz lavado de fondo redondo de dos cuellos y caliéntelo hasta que refluya bajo agitación constante. Agregue rápidamente 12 mililitros de solución tribásica de citrato de sodio al matraz de fondo redondo de dos cuellos.

Reflujo la mezcla resultante durante otros 20 minutos para la reducción completa de la sal de oro. Deje que la suspensión coloidal de las nanopartículas se enfríe a temperatura ambiente. Mida la concentración de las nanopartículas de oro con espectroscopia UV-Vis a una longitud de onda de 520 nanómetros utilizando una cubeta de cuarzo.

Ahora, agregue una sola gota de suspensión de nanopartículas de oro en una rejilla de cobre recubierta de carbono de malla 400. Seque la rejilla a temperatura ambiente antes de medir el tamaño de las nanopartículas de oro con microscopía electrónica de transmisión. Mantenga la suspensión de nanopartículas de oro coloidal a cuatro grados centígrados.

Para preparar el filtro de membrana incrustado en nanopartículas de oro utilizando una unidad de jeringa, primero lave tres veces una membrana de acetato de celulosa soportada por una unidad de filtro con agua desionizada. Extraiga 10 mililitros de nanopartículas de oro estabilizadas con citrato con una jeringa estéril y agréguelas lentamente en el filtro de membrana de acetato de celulosa prelavado. Lave la unidad de filtro con 10 mililitros de agua desionizada tres veces para eliminar las nanopartículas de oro no inmovilizadas.

Alternativamente, para preparar el filtro de membrana de nanopartículas de oro mediante bomba de vacío, coloque la membrana de acetato de celulosa entre un soporte de vidrio fritado con soporte de filtro y un embudo graduado. Conecte una unidad combinada del soporte de vidrio fritado y el embudo graduado a un matraz de recuperación y una bomba de vacío. Agregue 10 mililitros de nanopartículas de oro estabilizadas con citrato en el embudo graduado.

Luego aplique un vacío hasta que todas las nanopartículas de oro pasen a través de la membrana de acetato de celulosa. Repita el mismo procedimiento en el otro lado de la membrana para inmovilizar las nanopartículas de oro en ambos lados de la membrana. Analice la superficie de la membrana de acetato de celulosa incrustada en nanopartículas de oro o CAM de oro mediante microscopía electrónica de barrido en condiciones de alto rendimiento con voltajes de aceleración de hasta 15 kilovoltios.

Diluya el yodo radiactivo en tres mililitros de agua pura, un molar de cloruro de sodio o 10 nanomolares de yoduro de sodio, y agregue cada solución en una placa de Petri. Se deben observar las pautas estándar de seguridad radiológica cuando se trabaja con yodo radiactivo. Coloque el CAM de oro que se preparó usando un filtro de vacío en las soluciones de yodo radiactivo.

Agítalos suavemente a temperatura ambiente. Extraiga 10 microlitros de la solución de yodo radiactivo de la placa de Petri en momentos dados. A continuación, mida la radiactividad de la alícuota utilizando un contador gamma automático.

Enjuague el CAM de oro con agua purificada después de 120 minutos. Por último, mida la cantidad de radiactividad capturada en la membrana utilizando el contador gamma automático. Para eliminar los aniones de yodo radiactivo utilizando un filtro CAM de oro, disuelva el yodo radiactivo en 50 mililitros de varias soluciones acuosas.

Extraiga 50 mililitros de cada solución con una jeringa estéril y pásela a través de la unidad de filtro CAM de oro a una velocidad de entrada de aproximadamente 1,5 mililitros por segundo utilizando una unidad de jeringa. Transfiera cinco mililitros del filtrado a un vial de plástico para cuantificar la radiactividad en la solución. Mida la cantidad de radiactividad residual en la solución de filtrado utilizando el contador gamma automático.

Por último, realice la prueba de reutilización en el filtro CAM dorado como se describe en el protocolo de texto. Después de una incubación de 30 minutos, el filtro CAM de oro capturó la mayor parte del yodo radiactivo en agua pura y en un molar de cloruro de sodio. Por otro lado, la adsorción de radiactividad se inhibió completamente en presencia de yoduro de sodio no radiactivo porque la superficie de las nanopartículas de oro estaba ocupada por aniones yoduro.

Las soluciones de yodo radiactivo se hicieron pasar a través de una unidad de filtro que contenía CAM de oro. A continuación, se midió la cantidad de radiactividad residual en el filtrado. Se obtuvo una excelente eficiencia a través de la etapa de filtración, disminuyendo significativamente la concentración de yodo radiactivo.

En particular, el rendimiento de desalinización del oro CAM no fue suprimido por la alta concentración de sales inorgánicas como el sodio, el cesio y el estroncio. Además, el CAM de oro podría ser reutilizable para la desalinización repetitiva de yodo radiactivo en orina sintética y agua de mar. Aunque este método puede proporcionar información sobre la remediación de desechos radiactivos de varios medios acuosos, también se puede aplicar a otros radioisótopos y metales pesados tóxicos mediante la introducción de quelantes metálicos y compuestos inorgánicos en la superficie de las nanopartículas de oro.

Siguiendo este procedimiento, se podría explorar y diseñar el sistema automático de tratamiento de agua contaminada para la implementación práctica de este estudio a gran escala industrial. No olvide que trabajar con materiales radiactivos puede ser extremadamente peligroso, y siempre se deben tomar precauciones como campanas extractoras bien ventiladas, protecciones personales y una exposición mínima a materiales peligrosos al realizar este procedimiento.