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Ingeniería

Une méthode efficace pour le dessalement sélectif des Anions d’iode radioactif à l’aide du filtre à Membrane de nanoparticules-Embedded or

Published: July 13, 2018
doi:
10.3791/58105
, ,
1Advanced Radiation Technology Institute,Korea Atomic Energy Research Institute, 2Department of Chemistry,Kyungpook National University, 3Department of Radiation Biotechnology and Applied Radioisotope Science,University of Science and Technology

Summary

Une méthode efficace pour le dessalement rapide et sélective des ions d’iode radioactif dans plusieurs solutions aqueuses est décrit en utilisant des filtres de membrane immobilisée nanoparticules or d’acétate de cellulose.

Abstract

Ici, nous démontrons un protocole de détail pour la préparation des membranes composites nanomatériaux incorporé et son application à l’élimination efficace et sélectives des iodes radioactifs. En utilisant des nanoparticules d’or citrate-stabilisé (diamètre moyen : 13 nm) et les membranes d’acétate de cellulose, or membranes d’acétate de cellulose NANOPARTICULE incorporé (UA-CAM) ont facilement été fabriquées. Les nano-adsorbants sur UA-CAM ont été extrêmement stables en présence de forte concentration de sels inorganiques et de molécules organiques. Les ions iodure dans des solutions aqueuses pourraient rapidement être capturées par cette membrane machinée. Grâce à un procédé de filtration à l’aide d’une unité de filtration contenant UA-CAM, excellente efficacité (> 99 %) aussi bien que sélectives dessalement résultat a été obtenu en peu de temps. En outre, Au-CAM fourni bonne réutilisation sans diminution significative de ses performances. Ces résultats suggèrent que la technologie actuelle en utilisant la membrane machiné hybride sera un processus prometteur pour la décontamination à grande échelle d’iode radioactif de déchets liquides.

Introduction

Depuis plusieurs décennies, une quantité énorme de déchets liquides radioactifs a été générée par les réacteurs nucléaires, installations de recherche et instituts médicaux. Ces polluants ont souvent été une menace palpable à l’environnement et la santé humaine1,2,3. En particulier, l’iode radioactif est reconnu comme un des éléments plus dangereux des accidents de la centrale nucléaire. Par exemple, un environnement rapport sur la Fukushima et de Tchernobyl réacteur nucléaire ont démontré que la quantité de libérée iodes radioactifs dont 131I (t1/2 = 8,02 jours) et 129je (t1/2 = 15,7 millions d’années) dans l’environnement était plus gros que ceux d’autres radionucléides4,5. En particulier, l’exposition de ces radio-isotopes abouti à haute absorption et enrichissement dans la thyroïde humaine6. En outre, les iodes radioactifs libérés peuvent causer grave contamination des sols, l’eau de mer et l’eau souterraine en raison de leur grande solubilité dans l’eau. Par conséquent, un grand nombre de processus d’assainissement à l’aide de différents adsorbants inorganiques et organiques ont été étudiés pour capturer les iodes radioactifs déchets aqueux7,8,9,10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20. bien que des efforts considérables ont été consacrés au développement de systèmes avancés de l’adsorbants, la mise en place d’une méthode de décontamination montrant des performances satisfaisantes sous condition de flux continue était très limité. Récemment, nous avons rapporté un procédé de dessalement roman montrant la bonne efficacité, la sélectivité ionique, durabilité et réutilisabilité en utilisant des matériaux nano-composite hybride de nanoparticule or (AuNPs)21,22 , 23. parmi eux, membranes d’acétate de cellulose de nanoparticules-embedded or (UA-CAM) a facilité le dessalement très efficace des ions iodure sous un système de flux continu, comparé à celles des matériaux adsorbants existants. En outre, l’ensemble de la procédure pourrait être fini en peu de temps, qui était un autre avantage pour le traitement des déchets nucléaires produit de l’utilisation dans des applications médicales et industrielles. L’objectif global de ce manuscrit est de fournir un protocole étape par étape pour la préparation de l’UA-CAM24. Nous démontrons également un procédé de filtration rapide et commode pour la capture sélective des ions d’iode radioactif en utilisant les membranes composites machinés. Le protocole détaillé dans le présent rapport offre une application utile de nanomatériaux dans le domaine de la recherche des sciences de l’environnement.

Protocol

1. synthèse de nanoparticules d’or Citrate-stabilisé Laver un ballon à fond rond deux-cou (250 mL) et une barre magnétique remuer avec eau régale, un mélange d’acide chlorhydrique concentré et acide nitrique concentré dans un ratio de 3:1 volume.ATTENTION : eau régale solution est extrêmement corrosive et peut résulter en l’explosion ou la peau brûle si elle n’est pas maniée avec une extrême prudence. Rincer la verrerie avec de l’eau déminéralisée pour éliminer l’aci…

Representative Results

Nous avons démontré des méthodes simples pour la confection d’UA-CAM à l’aide de stabilisé citrate AuNPs et acétate de cellulose membrane (Figure 1a). La surface d’UA-CAM a été observée par SEM qui a montré que les nanomatériaux ont été incorporés stablement sur les nanofibres de cellulose (Figure 2). Les nanoparticules incarcérés sur la membrane se sont maintenues de façon stable et n’é…

Discussion

Dans les récentes années, divers nanomatériaux et les membranes ont été développés pour éliminer les métaux radioactifs dangereux et les métaux lourds dans l’eau fondé sur leurs fonctionnalités propres à l’adsorption des techniques25,26, 27 , 28 , 29 , 30 , 31 , <…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ce travail a été soutenu par la subvention de recherche de la Fondation de recherche National de Corée (numéro de licence : 2017M2A2A6A01070858).

Materials

Hydrochloric acid DUKSAN 1129
Nitric acid  JUNSEI 37335-1250
Chloroautic chloride trihydrate (HAuCl4·3H2O) Sigma Aldrich 254169
Sodium citrate tribasic dihydrate Sigma Aldrich 71402
[125I]NaI  Perkin-Elmer NEZ033A010MC
Sodium chloride Sigma Aldrich S9888
Sodium iodide Sigma Aldrich 383112
Sodium hydroxide Sigma Aldrich S5881
Lithium L-lactate Sigma Aldrich L2250 Synthetic urine
Citric acid Sigma Aldrich C1909 Synthetic urine
Sodium hydrogen carbonate JUNSEI 43305-1250 Synthetic urine
Urea Sigma Aldrich U1250 Synthetic urine
Calcium chloride JUNSEI 18230-0301 Synthetic urine
Magnesium sulfate SAMCHUN M0146 Synthetic urine
Potassium dihydrogen phosphate JUNSEI 84185A1250 Synthetic urine
Dipotassium hydrogen phosphate JUNSEI 84120-1250 Synthetic urine
Sodium sulfate JUNSEI 83260-1250 Synthetic urine
Ammonium chloride Sigma Aldrich A9434 Synthetic urine
Sea water Sigma Aldrich S9148
1x PBS Thermo SH30256.01
Cellulose acetate membranes (pore size: 0.20 μm, diameter: 25 mm) Advantec MFS 25CS045AS
Cellulose acetate membranes (pore size: 0.20 μm, diameter: 47 mm) Advantec MFS C045A047A
47 mm Glass Microanalysis Holders Advantec MFS KG47(311400)
Petri dish (50 mm diameter ´ 15 mm height) SPL 10050
Gamma counter Perkin-Elmer 2480 WIZARD2 Model number
UV-vis spectrophotometer Thermo GENESYS 10 Model number
Transmission electron microscopy Hitachi H-7650 Model number
Field Emission Scanning electron microscope FEI Verios 460L Model number
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Shim, H. E., Mushtaq, S., Jeon, J. An Efficient Method for Selective Desalination of Radioactive Iodine Anions by Using Gold Nanoparticles-Embedded Membrane Filter. J. Vis. Exp. (137), e58105, doi:10.3791/58105 (2018).
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