שיטה יעילה לצורך התפלה סלקטיבי של יוד רדיואקטיבי אניונים באמצעות זהב חלקיקים-מוטבע ממברנה מסנן

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הטיפול במים ושיקום בר קיימא כגון הסרה יעילה של יוד רדיואקטיבי ממדיה מימית על ידי שימוש בחומרים ננו-מרוכבים היברידיים. הדבר העיקרי או הטוב יותר בטכניקה זו הוא שניתן להסיר במהירות יסודות רדיואקטיביים בתערובת מלח וחומרים אורגניים בתהליך סינון פשוט בחומר יעיל ביותר. הדגמת וידאו של עניין זה היא קריטית שכן הטיפול בפסולת נוזלית רדיואקטיבית דורש טיפול מיוחד כולל הגנה אישית וסביבתית מפני התפשטות זיהום רדיואקטיבי.

מי שתדגים את הנהלים תהיה הא און שים, סטודנטית לתואר שני מהמעבדה שלי. הוסף 120 מיליליטר תמיסת חומצה כלורואורית לבקבוק תחתון עגול עם שני צווארים ומחמם אותו לריפלוקס תוך ערבוב מתמיד. הוסף במהירות 12 מיליליטר נתרן ציטראט תמיסה תלת-בסיסית לבקבוק התחתון העגול בעל שני הצוואר.

ריפלוקס את התערובת המתקבלת למשך 20 דקות נוספות להפחתה מוחלטת של מלח הזהב. אפשר לתרחיף הקולואידי של ננו-חלקיקים להתקרר לטמפרטורת החדר. מדוד את ריכוז ננו-חלקיקי הזהב בספקטרוסקופיה UV-Vis באורך גל של 520 ננומטר באמצעות קובטת קוורץ.

כעת, הוסף טיפה אחת של מתלה ננו-חלקיקי זהב על רשת נחושת מצופה פחמן של 400 רשת. יבש את הרשת בטמפרטורת החדר לפני מדידת גודל ננו-חלקיקי הזהב במיקרוסקופ אלקטרונים שידור. שמור על תרחיף ננו-חלקיקי הזהב הקולואידי בארבע מעלות צלזיוס.

כדי להכין את מסנן הממברנה המוטבע בננו-חלקיקי זהב באמצעות יחידת מזרק, יש לשטוף תחילה קרום אצטט תאית הנתמך על ידי יחידת פילטר עם מים נטולי יונים שלוש פעמים. משוך 10 מיליליטר של ננו-חלקיקי זהב מיוצבים בציטראט בעזרת מזרק סטרילי והוסף אותו לאט לתוך מסנן קרום אצטט תאית שטוף מראש. שטפו את יחידת המסנן עם 10 מיליליטר מים נטולי יונים שלוש פעמים כדי להסיר ננו-חלקיקי זהב שאינם משותקים.

לחלופין, כדי להכין את מסנן ממברנת ננו-חלקיקי הזהב על ידי משאבת ואקום, הנח את קרום אצטט התאית בין מחזיק מסנן תומך זכוכית פריטי ומשפך מדורג. חבר יחידה משולבת של תומך הזכוכית המצויג והמשפך המדורג לבקבוק התאוששות ומשאבת ואקום. הוסף 10 מיליליטר של ננו-חלקיקי זהב מיוצבים ציטראט למשפך המדורג.

לאחר מכן יש למרוח ואקום עד שכל ננו-חלקיקי הזהב מועברים דרך קרום אצטט התאית חזור על אותו הליך בצד השני של הממברנה כדי לשתק ננו-חלקיקי זהב משני צידי הממברנה. נתח את פני השטח של קרום אצטט תאית משובץ ננו-חלקיקי זהב או CAM זהב באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק בתנאים בעלי ביצועים גבוהים עם מתחים מאיצים של עד 15 קילו-וולט.

יש לדלל יוד רדיואקטיבי בשלושה מיליליטר מים טהורים, נתרן כלורי מולארי אחד, או 10 ננו-מולרי נתרן יודיד, ולהוסיף כל תמיסה לצלחת פטרי. יש להקפיד על הנחיות בטיחות קרינה סטנדרטיות בעבודה עם יוד רדיואקטיבי. הנח את CAM הזהב שהוכן באמצעות מסנן ואקום לתוך תמיסות היוד הרדיואקטיביות.

לנער אותם בעדינות בטמפרטורת החדר. משוך 10 מיקרוליטר מתמיסת היוד הרדיואקטיבית מצלחת הפטרי בנקודות זמן נתונות. לאחר מכן, מדוד את הרדיואקטיביות של האליקווט באמצעות מונה גמא אוטומטי.

שטפו את ה-CAM הזהוב במים מטוהרים לאחר 120 דקות. לבסוף, מדוד את כמות הרדיואקטיביות שנלכדה על הממברנה באמצעות מונה הגמא האוטומטי. כדי להסיר אניונים יוד רדיואקטיבי באמצעות מסנן CAM זהב, ממיסים את היוד הרדיואקטיבי ב-50 מיליליטר של מספר תמיסות מימיות.

משוך 50 מיליליטר מכל תמיסה בעזרת מזרק סטרילי והעביר אותו דרך יחידת מסנן ה-CAM הזהב בקצב זרימה של כ-1.5 מיליליטר לשנייה באמצעות יחידת מזרק. מעבירים חמישה מיליליטר מהפילטר לבקבוקון פלסטיק לכימות הרדיואקטיביות בתמיסה. מדוד את כמות הרדיואקטיביות השיורית בתמיסת הסינון באמצעות מונה הגמא האוטומטי.

לבסוף, בצע את בדיקת השימוש החוזר במסנן CAM הזהב כמתואר בפרוטוקול הטקסט. לאחר דגירה של 30 דקות, מסנן ה-CAM הזהב לכד את רוב היוד הרדיואקטיבי במים טהורים ובמולר אחד של נתרן כלורי. מצד שני, ספיחת הרדיואקטיביות עוכבה לחלוטין בנוכחות נתרן יודיד לא רדיואקטיבי מכיוון שפני השטח של ננו-חלקיקי הזהב היו תפוסים על ידי אניונים של יוד.

תמיסות היוד הרדיואקטיביות הועברו דרך יחידת סינון המכילה CAM זהב. לאחר מכן נמדדה כמות הרדיואקטיביות הנותרת במסנן. יעילות מצוינת הושגה באמצעות שלב הסינון, תוך הפחתת ריכוז היוד הרדיואקטיבי באופן משמעותי.

בפרט, ביצועי ההתפלה של CAM זהב לא דוכאו על ידי ריכוז גבוה של מלחים אנאורגניים כגון נתרן, צזיום וסטרונציום. יתר על כן, CAM זהב יכול להיות רב פעמי להתפלה חוזרת של יוד רדיואקטיבי בשתן סינתטי ומי ים. למרות ששיטה זו יכולה לספק תובנה לגבי שיקום פסולת רדיואקטיבית ממדיות מימיות שונות, ניתן ליישם אותה גם על רדיואיזוטופים אחרים ומתכות כבדות רעילות על ידי החדרת כלאטורים מתכתיים ומרוכבים אנאורגניים על פני השטח של ננו-חלקיקי זהב.

בעקבות הליך זה, ניתן יהיה לחקור את מערכת הטיפול האוטומטית במים מזוהמים ולתכנן אותה ליישום מעשי של מחקר זה בקנה מידה תעשייתי גדול. אל תשכח שעבודה עם חומרים רדיואקטיביים עלולה להיות מסוכנת ביותר, ותמיד יש לנקוט באמצעי זהירות כגון מכסי אדים מאווררים היטב, הגנות אישיות וחשיפה מינימלית לחומרים מסוכנים בעת ביצוע הליך זה.