13 lipca 2018
Skuteczna metoda szybkiego i jonoselektywnego odsalania radioaktywnego jodu w kilku roztworach wodnych jest opisana za pomocą filtrów membranowych z octanu celulozy immobilizowanych nanocząstkami złota.
Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie uzdatniania wody i zrównoważonej remediacji, takie jak skuteczne usuwanie radioaktywnego jodu z mediów wodnych przy użyciu hybrydowych materiałów nanokompozytowych. Główną lub lepszą rzeczą tej techniki jest to, że pierwiastki promieniotwórcze w zmieszanej soli i substancjach organicznych mogą być szybko usunięte przez prosty proces filtracji w wysoce wydajnej materii. Demonstracja wideo na ten temat ma kluczowe znaczenie, ponieważ postępowanie z ciekłymi odpadami promieniotwórczymi i ich przetwarzanie wymaga szczególnej ostrożności, w tym ochrony osobistej i środowiskowej przed rozprzestrzenianiem się skażenia promieniotwórczego.
Procedury zademonstruje Ha Eun Shim, doktorantka z mojego laboratorium. Dodać 120 mililitrów roztworu kwasu chloroaurowego do umytej kolby okrągłodennej z dwiema szyjkami i podgrzać ją do refluksu pod ciągłym mieszaniem. Szybko dodaj 12 mililitrów trizasadowego roztworu cytrynianu sodu do kolby okrągłodennej z dwiema szyjkami.
Refluksuj powstałą mieszaninę przez kolejne 20 minut, aby całkowicie zredukować sól złota. Pozwól, aby koloidalna zawiesina nanocząstek ostygła do temperatury pokojowej. Zmierz stężenie nanocząstek złota za pomocą spektroskopii UV-Vis o długości fali 520 nanometrów przy użyciu kuwety kwarcowej.
Teraz dodaj pojedynczą kroplę zawiesiny nanocząstek złota na miedzianą siatkę pokrytą węglem o oczkach 400. Wysuszyć siatkę w temperaturze pokojowej przed pomiarem wielkości nanocząstek złota za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Utrzymuj zawiesinę nanocząstek złota koloidalnego w temperaturze czterech stopni Celsjusza.
Aby przygotować filtr membranowy osadzony w nanocząstkach złota za pomocą jednostki strzykawkowej, najpierw trzykrotnie umyj membranę z octanu celulozy wspartą na jednostce filtrującej wodą dejonizowaną. Pobrać 10 mililitrów stabilizowanych cytrynianem nanocząstek złota za pomocą sterylnej strzykawki i powoli dodawać je do wstępnie umytego filtra membranowego z octanu celulozy. Umyj jednostkę filtrującą trzykrotnie 10 mililitrami wody dejonizowanej, aby usunąć nieunieruchomione nanocząsteczki złota.
Alternatywnie, aby przygotować filtr membranowy z nanocząstek złota za pomocą pompy próżniowej, umieść membranę z octanu celulozy między wspornikiem ze szkła spiekanego z uchwytem filtra a lejkiem z podziałką. Połączyć zespół wspornika ze szkła spiekanego i lejka z podziałką do kolby regeneracyjnej i pompy próżniowej. Dodaj 10 mililitrów stabilizowanych cytrynianem nanocząstek złota do lejka z podziałką.
Następnie zastosuj próżnię, aż wszystkie nanocząstki złota przejdą przez membranę octanu celulozy. Powtórz tę samą procedurę po drugiej stronie membrany, aby unieruchomić nanocząstki złota po obu stronach membrany. Przeanalizuj powierzchnię membrany z octanu celulozy osadzonej w nanocząstkach złota lub złotej kamery CAM za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej w warunkach wysokiej wydajności przy napięciach przyspieszających do 15 kilowoltów.
Rozcieńczyć radioaktywny jod w trzech mililitrach czystej wody, jednym molowym chlorku sodu lub 10 nanomolowym jodku sodu i dodać każdy roztwór do szalki Petriego. Podczas pracy z jodem radioaktywnym należy przestrzegać standardowych wytycznych dotyczących bezpieczeństwa radioaktywnego. Umieść złoty CAM, który został przygotowany za pomocą filtra próżniowego, w radioaktywnych roztworach jodu.
Delikatnie wstrząśnij nimi w temperaturze pokojowej. Pobrać 10 mikrolitrów radioaktywnego roztworu jodu z szalki Petriego w określonych punktach czasowych. Następnie zmierz promieniotwórczość podwielokrotności za pomocą automatycznego licznika gamma.
Po 120 minutach opłucz złoty CAM oczyszczoną wodą. Na koniec zmierz ilość radioaktywności wychwyconej na membranie za pomocą automatycznego licznika gamma. Aby usunąć radioaktywne aniony jodu za pomocą złotego filtra CAM, rozpuść radioaktywny jod w 50 mililitrach kilku roztworów wodnych.
Pobrać 50 mililitrów każdego roztworu za pomocą sterylnej strzykawki i przepuścić go przez złotą jednostkę filtrującą CAM z szybkością przepływu około 1,5 mililitra na sekundę za pomocą jednostki strzykawki. Przenieść pięć mililitrów filtratu do plastikowej fiolki w celu ilościowego określenia radioaktywności w roztworze. Zmierzyć ilość promieniotwórczości resztkowej w roztworze filtratu za pomocą automatycznego licznika gamma.
Na koniec wykonaj test wielokrotnego użytku na złotym filtrze CAM zgodnie z opisem w protokole tekstowym. Po 30-minutowej inkubacji złoty filtr CAM wychwycił większość radioaktywnego jodu w czystej wodzie i w jednym molu chlorku sodu. Z drugiej strony, adsorpcja promieniotwórczości została całkowicie zahamowana w obecności nieradioaktywnego jodku sodu, ponieważ powierzchnia nanocząstek złota była zajęta przez aniony jodkowe.
Radioaktywne roztwory jodu przepuszczono przez jednostkę filtrującą zawierającą złoty CAM. Następnie zmierzono ilość promieniotwórczości resztkowej w filtracie. Na etapie filtracji uzyskano doskonałą skuteczność, znacznie obniżając stężenie radioaktywnego jodu.
W szczególności wydajność odsalania złotego CAM nie została stłumiona przez wysokie stężenie soli nieorganicznych, takich jak sód, cez i stront. Co więcej, złoty CAM może być wielokrotnego użytku do powtarzalnego odsalania radioaktywnego jodu w syntetycznym moczu i wodzie morskiej. Chociaż metoda ta może dostarczyć informacji na temat remediacji odpadów promieniotwórczych z różnych środowisk wodnych, może być również stosowana do innych izotopów promieniotwórczych i toksycznych metali ciężkich poprzez wprowadzenie chelatorów metali i kompozytów nieorganicznych na powierzchnię nanocząstek złota.
Po tej procedurze można było zbadać automatyczny system uzdatniania zanieczyszczonej wody i zaprojektować go w celu praktycznego wdrożenia tego badania na dużą skalę przemysłową. Nie zapominaj, że praca z materiałami radioaktywnymi może być niezwykle niebezpieczna, a podczas wykonywania tej procedury należy zawsze podejmować środki ostrożności, takie jak dobrze wentylowane dygestoria, środki ochrony osobistej i minimalne narażenie na materiały niebezpieczne.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Ten artykuł opisuje efektywną metodę szybkiego i jonoselektywnego odsalania radioaktywnego jodu z roztworów wodnych za pomocą zimowane na błonach z acetany celulozy nanocząstek złota. Technika ta umożliwia efektywne usuwanie radioaktywnych pierwiastków i substancji organicznych poprzez prosty proces filtracji.
This method addresses the critical challenge of removing radioactive iodine from complex aqueous waste streams, a key concern in nuclear waste management and environmental remediation. By enabling rapid, selective capture of iodide anions through a simple filtration process, it offers a scalable solution for decontamination workflows. The technology supports predictive confidence in waste treatment efficacy and reduces mechanistic uncertainty in radionuclide sequestration.
The method fits within early-stage discovery workflows for environmental toxin mitigation, particularly where selective anion removal precedes downstream analysis or safe disposal. It enables hypothesis testing around nanomaterial selectivity and provides quantitative outputs for go/no-go decisions in remediation platform development.