Recuperação seletiva de lantanídeos por um vanadato simples cristalino com resistência a ácido e radiação. Crédito:Prof. FENG
Com o desenvolvimento da energia nuclear, as preocupações ambientais associadas ao ciclo do combustível nuclear têm atraído grande atenção. Contudo, o sequestro eficaz de actinídeos e lantanídeos (Ln) de resíduos radioativos complexos, especialmente o resíduo líquido de alto nível (HLLW) sob fortes condições ácidas, continua a ser um sério desafio.
Em um estudo publicado em Angewandte Chemie International Edition , O Prof. Feng Meiling do grupo de pesquisa do Prof. Huang Xiaoying no Instituto Fujian de Pesquisa sobre a Estrutura da Matéria da Academia Chinesa de Ciências relatou o primeiro adsorvente de vanadato simples cristalino, a saber [eu 2 NH 2 ] V 3 O 7 , para a recuperação de lantanídeos de soluções aquosas.
Os pesquisadores descobriram que [eu 2 NH 2 ] V 3 O 7 possui muitos recursos excelentes, incluindo ampla durabilidade de pH, alta resistência à radiação e capacidade de adsorção.
Na solução com a faixa de pH de 1,9-12,3 ou sob irradiações de 200 kGy β ou 50 kGy γ, pode manter a estrutura robusta em camadas de [V 3 O 7 ] n n- . O valor do coeficiente de distribuição (Kd) para Eu 3 + poderia manter 1,72 × 10 5 mL / g a um pH tão baixo quanto 2,5. Os valores de Kd e taxa de remoção (R) para Eu 3 + basicamente manter após irradiações β ou γ. Mesmo em baixo pH, [Me2NH2] V 3 O 7 exibe alta capacidade de adsorção de lantanídeos. Ele ainda retém alta capacidade em baixo pH de 2,5, o que raramente é realizado para a maioria dos adsorventes presentes.
Além do mais, [Mim 2 NH 2 ] V 3 O 7 mantém altos valores de KdEu de 4,35 × 10 4 mL / g a 7,47 × 10 4 mL / ge REu alto na faixa de 97,75-98,68% na presença de Na + excessivo, K +, Ca2 + e Mg2 +. Em particular, pode separar com eficiência a UE 3 + de Cs + (ou Sr 2 + ) com o maior fator de separação SFEu / Cs de 156 (SFEu / Sr de 134) até o momento.
O íon lantanídeo Eu 3 + é amplamente estudado como o simulador de actinídeos radiotóxicos de longa duração por suas propriedades de adsorção semelhantes. Nos produtos trocados, Eu 3 + pode ser eluída de forma eficaz com baixo custo, método ecologicamente correto e seguro, e a taxa de remoção por produto reciclado ainda pode permanecer. Esses méritos combinados com a síntese fácil tornam este vanadato um sequestrador de lantanídeos promissor para a remediação ambiental.
Os pesquisadores revelaram o mecanismo de adsorção no nível atômico por cálculos teóricos em combinação de várias caracterizações, como espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS) e análises de espectros de estrutura fina de absorção de raios-X estendida (EXAFS), e análises Raman e elementais, fornecendo elucidação microscópica para a adsorção seletiva de Eu neste vanadato.
Este estudo fornece um vanadato em camadas facilmente sintetizado que pode recuperar lantanídeos seletivamente de soluções aquosas, e enfatiza a importância do desenvolvimento de materiais de vanadato cristalino para aplicações no campo da remediação ambiental.
