Un metodo efficiente per la desalinizzazione selettivo di anioni di iodio radioattivo mediante filtro a membrana incorporato di nanoparticelle d'oro

Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo del trattamento delle acque e della bonifica sostenibile, come la rimozione efficiente dello iodio radioattivo dai mezzi acquosi utilizzando materiali nanocompositi ibridi. La cosa principale o migliore di questa tecnica è che gli elementi radioattivi in una miscela di sale e sostanze organiche possono essere rapidamente rimossi con un semplice processo di filtrazione in una materia altamente efficiente. La dimostrazione video di questo argomento è fondamentale in quanto la gestione e il trattamento dei rifiuti liquidi radioattivi richiedono un'attenzione speciale, compresa la protezione personale e ambientale contro la diffusione della contaminazione radioattiva.

A dimostrare le procedure sarà Ha Eun Shim, uno studente laureato del mio laboratorio. Aggiungere 120 millilitri di soluzione di acido cloroaurico a un pallone lavato a fondo tondo a due colli e riscaldarlo a riflusso mescolando costantemente. Aggiungere rapidamente 12 millilitri di soluzione tribasica di citrato di sodio al pallone a fondo tondo a due colli.

Rifluire la miscela risultante per altri 20 minuti per la completa riduzione del sale d'oro. Lasciare raffreddare la sospensione colloidale di nanoparticelle a temperatura ambiente. Misurare la concentrazione delle nanoparticelle d'oro con la spettroscopia UV-Vis a una lunghezza d'onda di 520 nanometri utilizzando una cuvetta di quarzo.

Ora, aggiungi una singola goccia di sospensione di nanoparticelle d'oro su una griglia di rame rivestita di carbonio da 400 mesh. Asciugare la griglia a temperatura ambiente prima di misurare le dimensioni delle nanoparticelle d'oro con la microscopia elettronica a trasmissione. Mantenere la sospensione di nanoparticelle di oro colloidale a quattro gradi Celsius.

Per preparare il filtro a membrana incorporato in nanoparticelle d'oro utilizzando un'unità siringa, lavare prima tre volte una membrana in acetato di cellulosa supportata da un'unità filtrante con acqua deionizzata. Prelevare 10 millilitri di nanoparticelle d'oro stabilizzate con citrato con una siringa sterile e aggiungerle lentamente nel filtro a membrana in acetato di cellulosa prelavato. Lavare l'unità filtro con 10 millilitri di acqua deionizzata tre volte per rimuovere le nanoparticelle d'oro non immobilizzate.

In alternativa, per preparare il filtro a membrana di nanoparticelle d'oro con pompa a vuoto, posizionare la membrana in acetato di cellulosa tra un supporto in vetro fritte del portafiltro e un imbuto graduato. Collegare un'unità combinata del supporto in vetro screziato e dell'imbuto graduato a un pallone di recupero e a una pompa per vuoto. Aggiungere 10 millilitri di nanoparticelle d'oro stabilizzate con citrato nell'imbuto graduato.

Quindi applicare un vuoto fino a quando tutte le nanoparticelle d'oro non vengono fatte passare attraverso la membrana di acetato di cellulosa. Ripetere la stessa procedura sull'altro lato della membrana per immobilizzare le nanoparticelle d'oro su entrambi i lati della membrana. Analizza la superficie della membrana in acetato di cellulosa incorporata in nanoparticelle d'oro o CAM d'oro utilizzando la microscopia elettronica a scansione in condizioni ad alte prestazioni con tensioni di accelerazione fino a 15 kilovolt.

Diluire lo iodio radioattivo in tre millilitri di acqua pura, un molare di cloruro di sodio o 10 nanomolari di ioduro di sodio e aggiungere ogni soluzione in una capsula di Petri. Quando si lavora con iodio radioattivo, è necessario osservare le linee guida standard per la sicurezza dalle radiazioni. Posizionare il CAM d'oro che è stato preparato utilizzando un filtro sottovuoto nelle soluzioni di iodio radioattivo.

Agitateli delicatamente a temperatura ambiente. Prelevare 10 microlitri della soluzione di iodio radioattivo dalla capsula di Petri in determinati momenti. Quindi, misurare la radioattività dell'aliquota utilizzando un contatore gamma automatico.

Sciacquare il gold CAM con acqua purificata dopo 120 minuti. Infine, misurare la quantità di radioattività catturata sulla membrana utilizzando il contatore gamma automatico. Per rimuovere gli anioni iodio radioattivo utilizzando un filtro CAM d'oro, sciogliere lo iodio radioattivo in 50 millilitri di diverse soluzioni acquose.

Prelevare 50 millilitri di ciascuna soluzione con una siringa sterile e farla passare attraverso l'unità filtrante CAM dorata a una velocità di flusso di circa 1,5 millilitri al secondo utilizzando un'unità siringa. Trasferire cinque millilitri di filtrato in una fiala di plastica per quantificare la radioattività nella soluzione. Misurare la quantità di radioattività residua nella soluzione filtrata utilizzando il contatore gamma automatico.

Infine, eseguire il test di riutilizzabilità sul filtro CAM dorato come descritto nel protocollo di testo. Dopo un'incubazione di 30 minuti, il filtro CAM d'oro ha catturato la maggior parte dello iodio radioattivo in acqua pura e in un molare di cloruro di sodio. D'altra parte, l'adsorbimento della radioattività è stato inibito completamente in presenza di ioduro di sodio non radioattivo perché la superficie delle nanoparticelle d'oro era occupata da anioni ioduro.

Le soluzioni di iodio radioattivo sono state fatte passare attraverso un'unità di filtraggio contenente CAM d'oro. È stata quindi misurata la quantità di radioattività residua nel filtrato. L'eccellente efficienza è stata ottenuta attraverso la fase di filtrazione, diminuendo significativamente la concentrazione di iodio radioattivo.

In particolare, le prestazioni di desalinizzazione dell'oro CAM non sono state soppresse da un'alta concentrazione di sali inorganici come sodio, cesio e stronzio. Inoltre, l'oro CAM potrebbe essere riutilizzabile per la desalinizzazione ripetitiva dello iodio radioattivo nelle urine sintetiche e nell'acqua di mare. Sebbene questo metodo possa fornire informazioni sulla bonifica di scorie radioattive da vari mezzi acquosi, può anche essere applicato ad altri radioisotopi e metalli pesanti tossici introducendo chelanti metallici e composti inorganici sulla superficie delle nanoparticelle d'oro.

Seguendo questa procedura, il sistema automatico di trattamento delle acque contaminate potrebbe essere esplorato e progettato per l'attuazione pratica di questo studio su larga scala industriale. Non dimenticare che lavorare con materiali radioattivi può essere estremamente pericoloso e che durante l'esecuzione di questa procedura è necessario adottare sempre precauzioni come cappe aspiranti ben ventilate, protezioni personali e un'esposizione minima a materiali pericolosi.