Een efficiënte methode voor de snelle en ion-selectieve ontzilting van radioactief jodium in verschillende waterige oplossingen wordt beschreven met behulp van de gouden nanodeeltjes-geïmmobiliseerd celluloseacetaat membraanfilters.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
Een efficiënte methode voor de snelle en ion-selectieve ontzilting van radioactief jodium in verschillende waterige oplossingen wordt beschreven met behulp van de gouden nanodeeltjes-geïmmobiliseerd celluloseacetaat membraanfilters.
Hier tonen we een gedetailleerd protocol voor de bereiding van nanomaterialen-embedded samengestelde membranen en de toepassing ervan voor de efficiënte en ion-selectieve verwijdering van radioactieve iodines. Met behulp van citraat-gestabiliseerde gouden nanodeeltjes (gemiddelde diameter: 13 nm) en celluloseacetaat membranen, goud nanoparticle-embedded celluloseacetaat membranen (Au-CAM) hebben gemakkelijk zijn vervaardigd. De nano-adsorbents op Au-CAM waren zeer stabiel in het bijzijn van de hoge concentratie van anorganische zouten en organische moleculen. De jodide-ionen in waterige oplossingen kunnen snel worden onderschept door deze gemanipuleerde membraan. Door middel van een filtratie proces met behulp van een Au-CAM met filter eenheid, uitstekende verwijdering efficiëntie (> 99%) zo goed als ion-selectieve ontzilting resultaat werd bereikt in een korte tijd. Bovendien, Au-CAM verstrekt goede herbruikbaarheid zonder significante afname van de prestaties. Deze resultaten voorgesteld dat de huidige technologie met behulp van de gemanipuleerde hybride membraan zal een veelbelovend proces voor de grootschalige ontsmetting van radioactief jodium van vloeibaar afval.
Voor decennia, is enorme hoeveelheid radioactieve vloeibare afvalstoffen gegenereerd door medische instituten, onderzoeksfaciliteiten en nucleaire reactoren. Deze verontreinigende stoffen zijn vaak een tastbaar bedreiging voor milieu en gezondheid van de mens1,2,3. Vooral, wordt radioactief jodium erkend als één van de meest gevaarlijke elementen van kerncentrale ongevallen. Bijvoorbeeld, een milieu verslag over de Fukushima en in Tsjernobyl nucleaire reactor aangetoond dat de hoeveelheid radioactief iodines met inbegrip van 131vrijgegeven I (t-1/2 = 8.02 dagen) en 129ik (t-1/2 = 15,7 miljoen jaar) voor het milieu was groter dan die van andere radionucliden4,5. In het bijzonder, resulteerde de blootstelling van deze radio-isotopen in hoge opname en verrijking in de menselijke schildklier6. Vrijgegeven radioactieve iodines veroorzaken bovendien ernstige verontreiniging van bodem, zeewater en grondwater vanwege hun hoge oplosbaarheid in water. Dus een heleboel sanering processen met behulp van verschillende anorganische en organische adsorbents zijn onderzocht om vast te leggen van radioactieve iodines in waterige afvalstoffen7,,8,,9,10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20. Hoewel uitgebreide inspanningen voor de ontwikkeling van geavanceerde adsorberende systemen hebben besteed, de oprichting van een methode van de decontaminatie tonen bevredigende prestaties onder voortdurende in-flow voorwaarde was zeer beperkt. Onlangs meldden we een roman ontzilting proces tonen goede verwijdering efficiëntie, ion-selectiviteit, duurzaamheid en hergebruik door het gebruik van hybride nano-composiet materialen gemaakt van gouden nanoparticle (AuNPs)21,22 , 23. onder hen, gouden nanoparticle-embedded celluloseacetaat membranen (Au-CAM) vergemakkelijkt hoogefficiënte ontzilting van jodide-ionen onder een continue-stroom systeem vergeleken met die van bestaande adsorberende materialen. Bovendien kon de hele procedure worden afgewerkt in een korte tijd, die een ander voordeel voor de behandeling van nucleair afval gegenereerd door na gebruik in de medische en industriële toepassingen was. Het algemene doel van dit manuscript is bedoeld als een stapsgewijze protocol voor de bereiding van Au-CAM24. We tonen ook een snelle en gemakkelijke filtratie proces voor het vastleggen van de ion-selectieve van radioactief jodium met behulp van de gemanipuleerde samengestelde membranen. Het gedetailleerd protocol in dit verslag biedt een nuttige toepassing van nanomaterialen op het gebied van het onderzoek van milieukunde.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
1. synthese van citraat-gestabiliseerde gouden nanodeeltjes
2. voorbereiding van hybride membraan (Au-CAM)
3. de adsorptie van radioactief jodium Au-CAM met een systeem van de partij
4. de ontzilting van radioactief jodium onder voortdurende In-Flow voorwaarde
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
We hebben eenvoudige methoden voor de fabrikatie van Au-CAM met citraat-gestabiliseerde AuNPs en celluloseacetaat membraan (Figuur 1een) aangetoond. Het oppervlak van de Au-CAM werd waargenomen door SEM waaruit bleek dat de nanomaterialen stabiel zijn opgenomen op de cellulose nanofibers (Figuur 2). De nanodeeltjes opgesloten op het membraan stabiel waren opgelopen en werden niet vrijgegeven van het membraan door...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
In het afgelopen jaar zijn diverse technisch vervaardigde nanomaterialen en membranen ontwikkeld om te verwijderen van gevaarlijke radioactieve metalen en zware metalen in water op basis van hun specifieke functionaliteit in adsorptie technieken25,26,, 27 , 28 , 29 , 30 , 31 ,
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dit werk werd ondersteund door het onderzoek subsidie van de National Research Foundation van Korea (verlenen van nummer: 2017M2A2A6A01070858).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Hydrochloric acid | DUKSAN | 1129 | |
| Nitric acid | JUNSEI | 37335-1250 | |
| Chloroautic chloride trihydrate (HAuCl4·3H2O) | Sigma Aldrich | 254169 | |
| Sodium citrate tribasic dihydrate | Sigma Aldrich | 71402 | |
| [125I]NaI | Perkin-Elmer | NEZ033A010MC | |
| Sodium chloride | Sigma Aldrich | S9888 | |
| Sodium iodide | Sigma Aldrich | 383112 | |
| Sodium hydroxide | Sigma Aldrich | S5881 | |
| Lithium L-lactate | Sigma Aldrich | L2250 | Kunstmatige urine |
| Citric acid | Sigma Aldrich | C1909 | Kunstmatige urine |
| Sodium hydrogen carbonate | JUNSEI | 43305-1250 | Kunstmatige urine |
| Urea | Sigma Aldrich | U1250 | Kunstmatige urine |
| Calcium chloride | JUNSEI | 18230-0301 | Kunstmatige urine |
| Magnesium sulfate | SAMCHUN | M0146 | Kunstmatige urine |
| Potassium dihydrogen phosphate | JUNSEI | 84185A1250 | Kunstmatige urine |
| Dipotassium hydrogen phosphate | JUNSEI | 84120-1250 | Kunstmatige urine |
| Sodium sulfate | JUNSEI | 83260-1250 | Kunstmatige urine |
| Ammonium chloride | Sigma Aldrich | A9434 | Kunstmatige urine |
| Sea water | Sigma Aldrich | S9148 | |
| 1x PBS | Thermo | SH30256.01 | |
| Cellulose acetate membranes (pore size: 0.20 μm, diameter: 25 mm) | Advantec MFS | 25CS045AS | |
| Cellulose acetate membranes (pore size: 0.20 μm, diameter: 47 mm) | Advantec MFS | C045A047A | |
| 47 mm Glass Microanalysis Holders | Advantec MFS | KG47(311400) | |
| Petri dish (50 mm diameter ´ 15 mm height) | SPL | 10050 | |
| Gamma counter | Perkin-Elmer | 2480 WIZARD2 | Modelnummer |
| UV-vis spectrofotometer | Thermo | GENESYS 10 | Modelnummer |
| Transmissie-elektronenmicroscoop | Hitachi | H-7650 | Modelnummer |
| Veld-emissie scannen elektronenmicroscoop | FEI | Verios 460L | Modelnummer |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen