Pesquisadores desenvolvem alta

4 de maio de 2023

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pela Universidade Nacional de Pusan

A energia nuclear é crucial para a produção de energia mais limpa, mas a poluição radioactiva associada requer soluções estratégicas. O césio (Cs+) é um radionuclídeo tóxico gerado em usinas nucleares que exige imobilização e métodos de alta adsorção para prevenir a poluição ambiental.

Embora os adsorventes à base de fosfato sejam excelentes candidatos para limpeza, sua troca iônica ineficiente leva a uma capacidade de adsorção limitada. A alta adsorção teórica dos adsorventes de fosfato não corresponde às suas capacidades de adsorção experimentais.

Para remover o Cs+ prejudicial das águas residuais radioativas, pesquisadores da Universidade Nacional de Pusan, liderados pelo professor Kuk Cho, do Departamento de Engenharia Ambiental, sintetizaram fosfatos do tipo dittmarita com uma estrutura em camadas, ideal para fácil troca iônica.

A equipe descobriu que seus fosfatos de magnésio tinham capacidades de adsorção recordes para Cs+, superando os adsorventes padrão devido aos íons trocáveis ​​e à precipitação por dissolução. O professor Cho diz: "A presença de íons trocáveis ​​​​e a precipitação por dissolução permitiram capacidades de adsorção recordes para Cs + que são superiores às dos adsorventes padrão."

O estudo foi publicado no Journal of Hazardous Materials. Usando um método hidrotérmico de um único recipiente, a equipe sintetizou KMgPO4⋅H2O (KMP) e NH4MgPO4⋅H2O (NMP), ambos compostos do tipo dittmarita, com alta capacidade de adsorção teórica de 754 mg g-1 e 856 mg g- − 1 para Cs+, respectivamente.

O KMP e o NMP sintetizados apresentaram notáveis ​​capacidades de adsorção de 630 mg g-1 e 711 mg g-1, respectivamente, que foram 84% de suas capacidades teóricas de adsorção. Esses valores de capacidade de adsorção medidos experimentalmente são os mais altos entre todos os adsorventes relatados para Cs+.

A seguir, a equipe caracterizou e analisou as propriedades físicas e químicas dos fosfatos. Com base no desempenho de adsorção de Cs+ de KMP e NMP, eles mostraram que esses fosfatos não são os mais adequados para uso em água com altas concentrações de íons divalentes. No entanto, ainda podem ser utilizados em processos de readsorção de Cs+, após processos de dessorção, para concentrar Cs+ e reduzir o volume de resíduos.

O professor Cho diz: "Cs + é um radionuclídeo popular gerado em usinas nucleares, e o volume de seus resíduos deve ser minimizado para descarte. Para minimizar o volume, o adsorvente com maior capacidade de adsorção é vantajoso."

O estudo descobriu que os novos fosfatos adsorvem eficientemente Cs+, proporcionando um método econômico para eliminação de resíduos radioativos. Isto é particularmente importante num mundo onde se espera que o número de centrais nucleares aumente e o armazenamento adequado com adsorventes apropriados se tornará crucial para a sustentabilidade.

Em conclusão, as elevadas capacidades de adsorção e estabilidade dos fosfatos sintetizados tornam-nos candidatos promissores para lidar com o desafio da eliminação de resíduos radioactivos.

Mais Informações: Zeqiu Li et al, Fosfatos de magnésio do tipo Dittmarite para captura altamente eficiente de Cs+, Journal of Hazardous Materials (2023). DOI: 10.1016/j.jhazmat.2023.131385

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