金ナノ粒子に埋め込まれた膜フィルターを用いた放射性ヨウ素アニオン選択性淡水化の効率的な方法

この方法は、ハイブリッドナノ複合材料を使用して水性媒体から放射性ヨウ素を効率的に除去するなど、水処理および持続可能な修復分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主なまたはより良いことは、混合塩と有機物質の放射性元素を、非常に効率的な問題で単純なろ過プロセスによって迅速に除去できることです。放射性液体廃棄物の取り扱いと処理には、放射能汚染の蔓延に対する個人的および環境的保護を含む特別な注意が必要であるため、この問題のビデオデモンストレーションは非常に重要です。

その手順を実演するのは、私の研究室の大学院生であるHa Eun Shimさんです。洗浄した2ネック丸底フラスコに120ミリリットルのクロロアウリン酸溶液を加え、絶えず攪拌しながら加熱して還流させます。12ミリリットルのクエン酸ナトリウム三塩基性溶液を2ネックの丸底フラスコにすばやく追加します。

得られた混合物をさらに20分間還流して、金塩を完全に還元します。ナノ粒子のコロイド懸濁液を室温まで冷却します。石英キュベットを使用して、波長520ナノメートルのUV-Vis分光法で金ナノ粒子の濃度を測定します。

次に、400メッシュのカーボンコーティング銅グリッドに金ナノ粒子懸濁液を1滴加えます。グリッドを室温で乾燥させてから、透過型電子顕微鏡で金ナノ粒子のサイズを測定します。金コロイドナノ粒子懸濁液を摂氏4度に保ちます。

シリンジユニットを使用して金ナノ粒子包埋メンブレンフィルターを調製するには、まず、フィルターユニットで支持された酢酸セルロースメンブレンを脱イオン水で3回洗浄します。滅菌シリンジでクエン酸安定化金ナノ粒子10ミリリットルを引き出し、それを事前に洗浄した酢酸セルロースメンブレンフィルターにゆっくりと加えます。フィルターユニットを10ミリリットルの脱イオン水で3回洗浄し、固定化されていない金ナノ粒子を除去します。

あるいは、真空ポンプで金ナノ粒子膜フィルターを調製するために、セルロースアセテート膜をフィルターホルダーフリットガラス支持体と目盛り付き漏斗との間に置く。フリットガラスサポートと目盛り付き漏斗の組み合わせユニットを回収フラスコと真空ポンプに接続します。10ミリリットルのクエン酸安定化金ナノ粒子を目盛り付き漏斗に加えます。

次に、すべての金ナノ粒子が酢酸セルロース膜を通過するまで真空を適用します。メンブレンの反対側で同じ手順を繰り返して、メンブレンの両側に金ナノ粒子を固定化します。金ナノ粒子を包埋した酢酸セルロース膜または金CAMの表面を走査型電子顕微鏡を用いて、最大15キロボルトの加速電圧の高性能条件下で分析します。

放射性ヨウ素を3ミリリットルの純水、1モルの塩化ナトリウム、または10ナノモルのヨウ化ナトリウムで希釈し、各溶液をペトリ皿に加えます。放射性ヨウ素を取り扱う際には、標準的な放射線安全ガイドラインを遵守する必要があります。真空フィルターを使用して調製した金CAMを放射性ヨウ素溶液に入れます。

室温でやさしく振ってください。所定の時点で、10マイクロリットルの放射性ヨウ素溶液をペトリ皿から引き出します。次に、自動ガンマカウンターを使用してアリコートの放射能を測定します。

120分後、ゴールドCAMを精製水ですすいでください。最後に、自動ガンマカウンターを使用してメンブレンに捕捉された放射能の量を測定します。金CAMフィルターを使用して放射性ヨウ素陰イオンを除去するには、放射性ヨウ素を50ミリリットルのいくつかの水溶液に溶解します。

滅菌シリンジで各溶液50ミリリットルを引き出し、シリンジユニットを使用して毎秒約1.5ミリリットルの流入速度で金CAMフィルターユニットに通します。5ミリリットルの濾液をプラスチックバイアルに移し、溶液中の放射能を定量します。自動ガンマカウンターを使用して、ろ液中の残留放射能の量を測定します。

最後に、テキストプロトコルで説明されているように、ゴールドCAMフィルターで再利用性テストを実行します。30分間のインキュベーション後、金CAMフィルターは、純水と1モルの塩化ナトリウムで放射性ヨウ素の大部分を捕捉しました。一方、非放射性ヨウ化ナトリウムの存在下では、金ナノ粒子の表面がヨウ化物アニオンで占められていたため、放射能の吸着が完全に抑制されました。

放射性ヨウ素溶液は、金CAMを含むフィルターユニットを通過しました。次に、ろ液中の残留放射能の量を測定しました。ろ過工程により優れた効率が得られ、放射性ヨウ素の濃度が大幅に減少しました。

特に、金CAMの海水淡水化性能は、ナトリウム、セシウム、ストロンチウムなどの高濃度の無機塩類によって抑制されませんでした。さらに、金CAMは、合成尿や海水中の放射性ヨウ素の反復的な淡水化に再利用できます。この方法は、さまざまな水性媒体からの放射性廃棄物の修復に関する洞察を提供できますが、金ナノ粒子の表面に金属キレート剤と無機複合材料を導入することにより、他の放射性同位元素や有毒重金属にも適用できます。

この手順に従えば、自動汚染水処理システムを検討し、大規模な工業規模でこの研究を実用化するための設計を行うことができる。放射性物質の取り扱いは非常に危険である可能性があるため、この手順を実行するときは、換気の良いドラフト、個人用保護具、危険物への最小限の曝露などの予防措置を常に講じる必要があることを忘れないでください。