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Ingeniería

Un método eficiente para la desalinización selectiva de aniones de yodo radiactivo mediante el uso de filtro de membrana incorporado en nanopartículas de oro

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

Se describe un método eficiente para la desalación rápido y selectivo de iones de yodo radiactivo en varias soluciones acuosas usando filtros de membrana de acetato de celulosa inmovilizado de nanopartículas de oro.

Abstract

Aquí, demostramos un protocolo de detalle para la preparación de membranas compuestas de nanomateriales integrados y su aplicación a la eliminación eficiente y selectivo de iones de yoduros radiactivos. Mediante el uso de nanopartículas de oro citrato-estabilizado (diámetro medio: 13 nm) y las membranas de acetato de celulosa, oro ha fabricar fácilmente membranas de acetato de celulosa incrustada de nanopartículas (Au-CAM). Los nano-adsorbentes en Au-CAM fueron altamente estables en presencia de alta concentración de sales inorgánicas y moléculas orgánicas. Los iones del yoduro en soluciones acuosas rápidamente podrían ser capturados por esta membrana ingeniería. A través de un proceso de filtración utilizando una unidad de filtro que contiene Au-CAM, eficiencia de remoción excelente (> 99%) resultado de desalación así como ion selectivo se logró en poco tiempo. Además, Au-CAM proporciona buena reutilización sin disminución significativa de sus actuaciones. Estos resultados sugirieron que la tecnología actual usando la membrana ingeniería híbrida será un proceso prometedor para la descontaminación en grande de yodo radioactivo de los desechos líquidos.

Introduction

Durante varias décadas, se ha generado gran cantidad de desechos radioactivos líquidos por institutos médicos, centros de investigación y reactores nucleares. Estos contaminantes han sido a menudo una amenaza palpable para el medio ambiente y salud humana1,2,3. Especialmente, yodo radiactivo es reconocido como uno de los elementos más peligrosos de los accidentes de centrales nucleares. Por ejemplo, un medio ambiente informe de Fukushima y Chernobyl reactor nuclear demostró que la cantidad de liberados yodos radiactivos incluyendo 131I (t1/2 = 8,02 días) y 129I (t1/2 = 15,7 millones de años) para el medio ambiente era más grande que los de otros radionúclidos4,5. En particular, la exposición de estos radioisótopos resultó en alta absorción y enriquecimiento en la tiroides humana6. Por otra parte, yodos radiactivos liberados pueden causar severa contaminación de suelo, agua de mar y agua subterránea debido a su alta solubilidad en agua. Por lo tanto, muchos de los procesos de remediación utilizando diferentes adsorbentes inorgánicos y orgánicos han sido investigados para capturar yodos radiactivos en residuos acuosos7,8,9,10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20. aunque se han dedicado grandes esfuerzos para el desarrollo de sistemas avanzados de adsorbente, el establecimiento de un método de descontaminación mostrando actuaciones satisfactorias bajo condición de flujo continuo fue muy limitado. Informó recientemente, un proceso de desalinización novela mostrando eficacia del buen retiro, ion selectivo, sostenibilidad y reutilización de materiales híbridos nano compuesto de nanopartículas de oro (AuNPs)21,22 , 23. entre ellos, membranas de acetato de celulosa incrustada de nanopartículas oro (Au-CAM) facilitaron la desalinización eficiente de iones yoduro bajo un sistema de flujo continuo en comparación con los materiales existentes de adsorbente. Por otra parte, todo el procedimiento podría ser acabado en poco tiempo, que era otra de las ventajas para el tratamiento de los residuos nucleares generados por la utilización en aplicaciones médicas e industriales. El objetivo general de este manuscrito es proporcionar un protocolo paso a paso para la preparación de Au-CAM24. También se demuestra un proceso de filtración rápida y conveniente para ion selectivo captura de yodo radiactivo con las membranas de compuesto ingeniería. El protocolo detallado en este informe ofrecerá una útil aplicación de nanomateriales en el campo de investigación de ciencias ambientales.

Protocol

1. síntesis de nanopartículas de oro estabilizado con citrato de Lave un matraz de fondo redondo cuello dos (250 mL) y una barra de agitación magnética con agua regia, una mezcla de ácido clorhídrico concentrado y ácido nítrico concentrado en una proporción de 3:1 volumen.PRECAUCIÓN: solución de regia del Aqua es muy corrosivo y puede causar explosión o piel quemaduras si no se maneja con extrema precaución. Lavar la cristalería con agua desionizada para eliminar ácido acuoso residu…

Representative Results

Hemos demostrado que métodos simples para la fabricación de Au-CAM con citrato-estabilizado AuNPs y acetato de celulosa membranas (figura 1a). La superficie de Au-CAM fue observada por SEM que demostró que los nanomateriales se incorporaron de forma estable en las nanofibras de celulosa (figura 2). Las nanopartículas encarceladas en la membrana se mantuvieron estable y no eran liberadas de la membrana por el …

Discussion

En años recientes, varios nanomateriales modificados y las membranas se han desarrollado para quitar metales radioactivos peligrosos y metales pesados en agua basado en su funcionalidad específica en técnicas de adsorción25,26, 27 , 28 , 29 , 30 , 31 , 32</su…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabajo fue financiado por la beca de investigación de la Fundación Nacional de investigación de Corea (número: 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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Citar este artículo
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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