مقایسه قابلیت جذب نانو زئولیت های طبیعی فیروزکوه و تبریز در حذف یون های توریم و اورانیم از محلول آبی

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده مواد و سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، تهران، ایران

2 پژوهشکده مواد و سوخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، تهران، ایران

3 گروه مهندسی هسته ای، دانشکده فنی و مهندسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران،

چکیده

جداسازی یون­ های توریم و اورانیم موجود در پسمان­ های رادیواکتیو از فرایندهای مهم و پیچیده در مدیریت و انبارکردن دورریزهای رادیواکتیو صنایع هسته­ ای به حساب می­ آید. یکی از رو ش­های حذف عنصرهای رادیواکتیو از پسمان­های هسته­ای استفاده از جاذب­ های طبیعی است. با این رویکرد در این پژوهش زئولیت­ های طبیعی مربوط به منطقه ­های فیروزکوه و تبریز با استفاده از دستگاه­ های FT-IR، XRD، BET و XRF شناسایی شدند.بررسی نتیجه­ ها نشان داد که نمونه ­های طبیعی دارای ساختار کلینوپتیلولیت و فروکارفولیت و میانگین اندازه ذره ­ها 30 و 7/38 نانومتر و مساحت سطح 51/28 و 78/4 متر مربع بر گرم به ترتیب برای زئولیت­های فیروزکوه و تبریز است.تأثیر متغیرهای pH، زمان تماس فاز محلول و مبادله­کننده، غلظت اولیه یون­ها و مقدار جرم جاذب بر میزان جذب بررسی و شرایط بهینه برای عملکرد دلخواه مبادله­کننده ­ها برای جداسازی یون­ های مورد مطالعه تعیین شد. بیش ­ترین جذب یون­ های توریم بر روی هر دو جاذب در شرایط آزمایشی بهینه در غلظت 25 میلی گرم بر لیتر، pHبرابر4، زمان تماس 240 دقیقه و وزن 1/0 گرم، %93/96 و %57/96 وبرای یون اورانیم نیز بیش ­ترین جذب در غلظت 25 میلی ­گرم بر لیتر،  pH برابر 4 برای زئولیت فیروزکوه و  pH برابر 5=برای زئولیت تبریز، زمان تماس 240 دقیقه و وزن 1/0 گرم، %01/93 و %68/52 به ترتیب توسط زئولیت فیروزکوه و تبریز به دست آمد که با افزایش جرم زئولیت تبریز تا 3/0 گرم بیش­ ترین مقدار جذب اورانیم به %65/83 رسید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Schnug E., Haneklause S., Schnier C., Scholten L.C., Issues of Natural Radioactivity in Phosphates, Communication in Soil Science and Plant Analysis, 27: 829-841 (1996).

[2] Nilchi A., Rasouli Garmarodi S., Shariati Dehaghan T., Sorption of Uranium(VI) and Thorium(IV) Ions from Aqueous Solutions by Nano Particle of Ion Exchanger SnO2, Journal of Nuclear Science and Technology, 60: 15-21 (2012).

[3] Nilchi A., Shariati Dehaghan T., Rasouli Garmarodi S., Kinetics, Isotherm and Thermodynamics for Uranium and Thorium Ions Adsorption from Aqueous Solutions by Crystalline tin Oxide Nanoparticles, Desalination, 321: 67–71 (2013).

[4] Bailey S.E., Olin T.J., Bricka R.M., Adrian D., A Review of Potentially Low-Cost Sorbents for Heavy Metals, Water Research, 33: 2469–2479 (1999).

[5] Edrem E., Karapinar N., Donat R., The Removal of Heavy Metal Cations by Natural Zeolites, Journal of Colloid and Interface Science, 280: 309-314 (2004).

[6] Chung, Y. C. Son, D. H. Ahn, D. H. Nitrogen and Organics Removal from Industrial Wastewater Using Natural Zeolite Media, Water Science and Technology, 42: 127-134 (2000).

[7] قاسمی مبتکر، حسین؛ کاظمیان، حسین؛ ملی­نژاد، علی؛ زینالی دانالو، میرعلی اصغر؛ پاکزاد، سید محمدرضا؛ بررسی کاربرد زئولیت­های سنتز شده P و A از زئولیت کلینوپتیلولیت طبیعی ایران برای حذف کاتیون های سنگین از پساب های شبیه سازی شده، نشریهشیمیومهندسیشیمیایران، (2)24: 51 تا 61 (1384).

[8] Muhammad S., Munawar E., Nanocrystalline Zeolite Y: Synthesis and Heavy Metal Removal, Journal Rekayasa Kimia & Lingkungan, 6: 55-62 (2007).

[9] Kazemian H., Mallah M.H., Elimination of Cd2+ and Mn2+ from Wastewaters Using Natural Clinoptilolite and Synthetic Zeolite P, Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE), 25: 91-94 (2006).

[10] Ghasemi Mobtaker H., Kazemian H., Namdar M.A., Malekinejad A., Pakzad M.R., Ion Exchange Behavior of Zeolites A and P Synthesized Using Natural Clinoptilolite, Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE), 27: 111-117 (2008).

[12] Shao D.D., Fan Q.H., Li J.X., Niu Z.W., Wu W.S., Chen Y.X., Wang X.K., Removal of Eu(III) from Aqueous Solution Using ZSM-5 Zeolite, Microporous and Mesoporous Materials, 123: 1-9 (2009).

[14] Sharma P., Tomar R., Sorption Behaviour of Nanocrystalline MOR Type Zeolite for Th(IV) and Eu(III) Removal from Aqueous Waste by Batch Treatment, Journal of Colloid and Interface Science, 362: 144-156 (2011).

[15] Sharma P., SharmaM., Tomar R., Na-HEU Zeolite Synthesis for the Removal of Th(IV) and Eu(III) from Aqueous Waste by Batch Process, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 44: 480-488 (2013).

[16] نشاط، علی اصغر؛ رمضانی، عباسعلی؛ حیدری، محمدرضا؛ احمدی، اختر؛ شیخی، زینب؛ صحیفی قریشی، مرضیه؛ بررسی کارایی زئولیت کلینوپتیلولیت در حذف کادمیم از محلول آبی، فصلنامه علمی پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی زابل، 3: 32 تا 38 (1392).

[17] اهالی آباده، زهرا؛ ایران­نژاد، مهدی، بررسی مدل­های سینتیکی و همدمایی حذف کادمیم از محلول­های آبی با کامپوزیت زئولیتی آهنی، نشریهشیمیومهندسیشیمیایران، (2)35: 99 تا 111 (1395).

[18] شکراله زاده طهرانی، علی؛ شادروان، آروین؛ کاشفی الاصل، مرتضی، بررسی سینتیک و همدمای جذب بور از نمونه آب توسط جاذب کلینوپتیلولیت طبیعی و کلینوپتیلولیت اصلاح شده با سولفوریک اسید، نشریهشیمیومهندسیشیمیایران، (4)35: 21 تا 32 (1395).

[19] بیگم مختاری حسینی، زهرا؛ شنوائی زارع، تکتم؛ کمالی فر، یونس، حذف کربن دی اکسید از گاز دودکش کارخانه سیمان توسط کلینوپتیلولیت طبیعی منطقه سبزوار، نشریهشیمیومهندسیشیمیایران، (2)34: 63 تا 72 (1394).

[20] Nilchi A., Maalek B., Khanchi A., Ghanadi-Maragheh M., Bagheri A., Savoji K.,
Ion Exchangers in Radioactive Waste Management: Natural Iranian Zeolites, Applied Radiation and Isotopes, 64: 138-143 (2006).

[21] Bulbulian S., Bosch P., Vitrification of Gamma Irradiated 60Co2+ Zeolites, Journal of Nuclear Materials, 295: 64-72 (2001).

[22] Korkuna O., Leboda R., Skubiszewska-Zie¸ba J., Vrublevs’ka T., Gun’ko V.M., Ryczkowski J., Structural and Physicochemical Properties of Natural Zeolites: Clinoptilolite and Mordenite, Microporous and Mesoporous Materials, 87: 243–254 (2006).

[23] Cullity B.D., Stock S.R., “Elements of X-Ray Diffraction”, 3rd ed., Prentice Hall , Upper Saddle River NJ, (2001).

[24] Han R., Zou W., Wang Y., Zhu L., Removal of Uranium(VI) from Aqueous Solutions by Manganese Oxide Coated Zeolite: Discussion of Adsorption Isotherms and pH Effect, Journal of Environmental Radioactivity, 93: 127-143 (2007).

[25] Aytas S., Yurtlu M., Donat R., Adsorption Characteristic of U(VI) Ion onto Thermally Activated Bentonite, Journal of Hazardous Materials, 172: 667-674 (2009).

[26] Jaskūnas A., Subačius B., Šlinkšienė R., Adsorption of Potassium Ions on Natural Zeolite: Kinetic and Equilibrium Studies, Chemija, 26: 69-78 (2015).

[27] Yusan S., Erenturk S., Adsorption Characterization of Strontium on PAN/Zeolite Composite Dsorbent, World Journal of Nuclear Science and Technology, 1: 6-12 (2011).