Um método eficiente para dessalinização seletiva de iodo radioativo ânions usando filtro de membrana incorporado de nanopartículas de ouro
Summary
Um método eficiente para a rápida e íon seletivo dessalinização de iodo radioativo em várias soluções aquosas é descrito usando filtros de membrana de acetato de celulose imobilizada de nanopartículas de ouro.
Abstract
Aqui, demonstramos um protocolo de detalhe para a preparação de membranas compostas incorporado nanomateriais e sua aplicação para a remoção eficiente e íon seletivo de iodines radioativos. Por meio de nanopartículas de ouro citrato-estabilizado (diâmetro médio: 13 nm) e membranas de acetato de celulose, ouro, membranas de acetato de celulose de nanopartículas-incorporado (Au-CAM) facilmente tem sido fabricadas. Os nano-adsorventes na Au-CAM foram altamente estáveis na presença de alta concentração de sais inorgânicos e moléculas orgânicas. Íons em soluções aquosas de iodeto rapidamente poderiam ser capturados por esta membrana projetada. Através de um processo de filtração, usando uma unidade de filtro contendo Au-CAM, eficiência de remoção excelente (> 99%), bem como íon seletivo resultado de dessalinização foi alcançado em um curto espaço de tempo. Além disso, Au-CAM prevista uma boa reutilização sem diminuição significativa de suas performances. Estes resultados sugeriram que a tecnologia presente usando a membrana híbrido projetada será um processo promissor para a descontaminação em grande escala de iodo radioativo de resíduos líquidos.
Introduction
Há várias décadas, enorme quantidade de resíduos radioactivos líquidos foi gerada por reactores nucleares, instalações de pesquisa e instituições médicas. Esses poluentes foram frequentemente uma ameaça palpável para o meio ambiente e saúde humana1,2,3. Especialmente, o iodo radioativo é reconhecido como um dos elementos mais perigosos devido a acidentes de usina nuclear. Por exemplo, um ambiente um relatório sobre o Fukushima e Chernobyl reator nuclear demonstrou que a quantidade de lançado iodines radioativos incluindo 131eu (t1/2 = 8,02 dias) e 129eu (t1/2 = 15,7 milhões de anos) para o ambiente era maior do que aqueles de outros radionuclídeos4,5. Em particular, a exposição destes radioisótopos resultou em alta absorção e enriquecimento na tiroide humana6. Além disso, iodines radioativos liberados podem causar grave contaminação do solo, água do mar e das águas subterrâneas devido à sua alta solubilidade em água. Portanto, muitos processos de remediação usando vários Adsorventes inorgânicos e orgânicos têm sido investigados para capturar iodines radioativos em resíduos aquosos7,8,9,10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20. apesar de extensos esforços têm se dedicado ao desenvolvimento de sistemas avançados de adsorvente, o estabelecimento de um método de descontaminação mostrando performances satisfatórias sob condição de em fluxo contínua era muito limitado. Recentemente, nós relatamos um processo de dessalinização novela mostrando a eficiência de remoção boa, íon-seletividade, sustentabilidade e reutilização usando materiais de compósito nano híbrido de nanopartículas de ouro (AuNPs)21,22 , 23. entre eles, membranas de ouro embutido de nanopartículas de acetato de celulose (Au-CAM) facilitaram a dessalinização altamente eficiente de íons iodeto sob um sistema de fluxo contínuo em comparação com aqueles de materiais adsorventes existentes. Além disso, todo o processo poderia ser terminado em um curto período de tempo, que foi outra vantagem para o tratamento de resíduos nucleares gerados a partir de pós-uso em aplicações médicas e industriais. O objetivo geral do presente manuscrito é fornecer um protocolo passo a passo para a preparação de Au-CAM24. Também demonstramos que um processo de filtração rápida e conveniente para íon-seletivo captura de iodo radioativo usando as membranas compostas projetadas. O protocolo detalhado neste relatório oferecerá uma aplicação útil dos nanomateriais no campo de pesquisa de ciências ambientais.
Protocol
Representative Results
Discussion
Em anos recentes, vários nanomateriais engenharia e membranas foram desenvolvidas para remover metais radioactivos perigosos e metais pesados na água com base na sua funcionalidade específica na adsorção técnicas25,26, 27 , 28 , 29 , 30 , 31 , 32 <sup…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi apoiado pela bolsa de investigação provenientes da Fundação Nacional de pesquisa da Coreia (Grant number: 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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