Вплив структури мінерального адсорбенту на детритізацію водних розчинів
Анотація
Оцінена адсорбція тритію з водного розчину та ефект фракціонування ізотопів водню у стаціонарній системі «НТО-мінеральна речовина». Пояснений механізм затримки тритію в структурі природних адсорбентів (гібситі, гіпсі, воластоніті та у гідроксиді кальцію). Найменша загальна здатність до вилучення тритію з водного розчину визначена у воластоніті (34,5 %), найбільша – у гібситі (38,7 %). Тритій, вилучений із тритійованої води розподіляється у мінеральній речовині між різними структурними позиціями ─ з найменшою енергією зв’язку у молекулярній формі НТО в поверхнево-адсорбованій вологі (1 фракція), із дещо більшою ─ у міжшаровій воді (2 фракція), та найбільшою в іонній формі –ОТ у структурних позиціях мінерального адсорбенту (3фракція). В гібситі у поверхнево адсорбованій формі затримується до 39% від загальної кількості тритію, вилученого із водного розчину. Переважна затримка біля мінеральної поверхні поляризованих молекул НТО ніж молекул Н2О обумовлює ефект фракціонування ізотопів водню (α = 1,14). Обмін між ОН-групами структурних Al-гідроксильних шарів мінералу і ОТ-групами тритійованої води призводить до закріплення у цій формі до 55% тритію. Найбільша частина тритію (60,3%), вилученого гіпсом із водного розчину накопичується у поверхнево адсорбованій формі за механізмом міжфазового молекулярного НТО → Н2О обміну з коефіцієнтом фракціонування α = 1,04. Міцніша фіксація тритію відбувається в структурі мінералу (до 36%) з коефіцієнтом фракціонування α = 1,07. Внаслідок наявності у воластоніті спутано-волокнистої мікротекстури, значна частина тритію, поглинутого за час експерименту з розчину тритійованої води була зафіксована у поверхнево адсорбованій формі (61,3%, коефіцієнт фракціонування α = 1,03). Інша частина тритію (36,4%, α = 1,06) зв’язується у ОТ-групах, які утворюються при гідролізі іонів кальцію при контакті воластоніту з водою. Гідроксилація оксиду кальцію при його контакті із тритійованою водою супроводжується зменшенням питомої активності тритію у водній фазі з фракціонуванням ізотопів водню (α = 1,23) при утворенні гідроксильних груп.
Завантаження
Посилання
Bell R. (1977). Proton in chemistry. Moscow: Mir, 384. [in Russian]
Deer W.A., Zusman J., Howie R.A. (1965). Rock-forming minerals. Moscow: Mir, 3. Sheet silicates. 318. [in Rus-sian]
Deer W.A., Zusman J., Howie R.A. (1965). Rock-forming minerals. Mir, Moscow, 5, Nesilikatnye minera., 404. [in Russian]
Kuzmenkov MI, Khotyanovich OE (2008). Chemical technology of binders. Available at: https://studopedia.info/5-77070.html [in Russian]
Nesmeyanov A.N. (1972). Radiochemistry. Moscow: Chemistry, 591. [in Russian]
Pushkarov, O.V., Rudenko, I.M, Skrypkin, V. V. (2016). Adsorption of trit-ium from aqueous solutions of treated clay minerals. Visnyk of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Geology, 71, 43-48. https://doi.org/10.17721/1728-2713.71.07 [in Russian]
Pushkar'ov, O.V., Rudenko, I.M., Dolin, V.V. (Jr.), Pryjmachenko, V.M. (2014). Sepiolite-zeolite composites as a potential reactivity waterproof barri-ers. Collected scientific papers of Institute of environmental geochemistry, 23, 75-84. [in Ukrainian]
Pushkarev V., Rudenko I., Zubko O., Dolin V. (Jr.) (2019). Nitrogen and humic acid activation of alumosilicatesfor improving the adsorption of tritium from water solutions, Visnyk of Taras Shevchenko National University of Kyiv: Geology. 1(84). 16-20. http://doi.org/10.17721/1728-2713.84.02 [in Ukrainian]
Pushkarov, O.V, Rudenko, I.M., Koshelev, M.V., SkripkIn, V.V., DolIn, V.V. (Jr.), Pryimachenko, V.M. (2016). Miner-al adsorbent of tritium based on sap-onite and zeolite. Collected scientific papers of Institute of environmental ge-ochemistry, 25, 38-48. [in Ukrainian]
Pushkrov, O.V., Pryimachenko, V.M. (2010). Interaction between hot and clay minerals. Collected scientific papers of institute of environmental geo-chemistry, 18, 149-158. [in Ukrainian]
Pushkarov, O.V., Pryimachenko, V.M., Zolkin, I.O. (2012). Bentonite-ceolite composites' properties with respect to tritium extraction from tritium water. Collected scientific papers of Institute of environmental geochemistry, 20, 98-108. [in Ukrainian]
Pushkarov, O.V., Lytovchenko A.S, Pushkarova, R.O., Yakovliev, E.O. (2003). The dynamics of the accumulation of tritium in the mineral environ-ment. Mineral resources of Ukraine, 3, 42-45. [in Ukrainian]
Pushkarov O.V., Rudenko, I.M., Rozko A.M., DolIn, V.V. (Jr.) (2018). Influence of the thermal treatment of palygor-skite on the adsorption of tritium from water solutions. 40, 3, 97–104. https://doi.org/10.15407/mineraljournal.40.03.097 [in Ukrainian]
Rabinovich I.B. (1968). Vliyanie izotopii na fiziko-himicheskie svoystva zhidkostey. Moskow: Nauka, 308. [in Rus-sian]
Rudenko, I.M., Pushkarov, O.V., Dolin, V.V. (Jr.), Zubko, O.V., Grechanovskaya E.E. (2017). Tritium indicator of effectiveness of thermomodification of adsorption properties of clinoptilolite. Miner. J., 39 (2), 64–74. https://doi.org/10.15407/mineraljournal.39.02.064 [in Ukrainian]
Rudenko, I.M. (2017). Fractionation of heavy hydrogen isotopes in the "mineral – water" system. PhD thesis. Kyiv. [in Ukrainian]
Evans E. (1970). Tritium and its compounds. Moscow: Atomizdat. 312. [in Russian]
Brindley G. W. and Nakahira M. (1959). X-ray diffraction and gravimetric study of the dehydration reactions of gibbsite. Zeitschrift fur Kristallographie, Bd. 112. 136-149. https://doi.org/10.1524/zkri.1959.112.jg.136
Hare C. H. (1998). Mechanisms of Corrosion Protection with Surface Treated Wollastonite Pigments. The Journal of Protective Coatings. 14. 47-82.
Safety data for wollastonite. Available at: https://web.archive.org/web/20070815213541/http://physchem.ox.ac.uk/MSDS/WO/wollastonite.html
Wypych Fernando (2009). VII - caulinita e haloisita. Available at: https://www.researchgate.net/figure/Figura-4-Figura-4-Estrutura-do-tipo-brucita-A-e-do-tipo-gibbsita-B-com-vista_fig2_292726910
