Recupero selettivo dei lantanidi mediante un vanadato semplice cristallino con resistenza agli acidi e alle radiazioni. Credito:Prof. FENG
Con lo sviluppo dell'energia nucleare, le preoccupazioni ambientali associate al ciclo del combustibile nucleare hanno attirato grande attenzione. Però, l'efficace sequestro di attinidi e lantanidi (Ln) da rifiuti radioattivi complessi, in particolare i rifiuti liquidi ad alta attività (HLLW) in condizioni di forte acidità, rimane una sfida seria.
In uno studio pubblicato su Angewandte Chemie Edizione Internazionale , Il prof. Feng Meiling del gruppo di ricerca del prof. Huang Xiaoying presso il Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of the Chinese Academy of Sciences ha riportato il primo adsorbente cristallino semplice al vanadato, vale a dire [Me 2 NH 2 ]V 3 oh 7 , per il recupero di lantanidi da soluzioni acquose.
I ricercatori hanno scoperto che [Me 2 NH 2 ]V 3 oh 7 possiede molte caratteristiche eccezionali tra cui un'ampia durata del pH, elevata resistenza alle radiazioni e capacità di assorbimento.
Nella soluzione con l'intervallo di pH di 1,9-12,3 o inferiore a 200 kGy β o 50 kGy γ irradiazioni, può mantenere la robusta struttura a strati di [V 3 oh 7 ]n n- . Il valore del coefficiente di distribuzione (Kd) per Eu 3 + potrebbe mantenere 1,72 × 10 5 ml/g a pH fino a 2,5. I valori di Kd e del tasso di rimozione (R) per Eu 3 + sostanzialmente mantenere dopo β o γ irradiazioni. Anche a pH basso, [Me2NH2]V 3 oh 7 mostra elevate capacità di adsorbimento per i lantanidi. Mantiene ancora un'elevata capacità a basso pH di 2,5, che è raramente realizzato per la maggior parte degli attuali adsorbenti.
Oltretutto, [Me 2 NH 2 ]V 3 oh 7 mantiene alti valori KdEu da 4.35 × 10 4 ml/g a 7,47 × 10 4 ml/g e REu alto nell'intervallo 97,75-98,68% in presenza di un eccesso di Na+, K+, Ca2+ e Mg2+. In particolare, può separare efficacemente Eu 3 + da Cs + (o Sr 2 + ) con il più alto fattore di separazione SFEu/Cs di 156 (SFEu/Sr di 134) fino ad oggi.
Lo ione lantanide Eu 3 + è ampiamente studiato come simulante di attinidi radiotossici a lunga vita per le loro proprietà di adsorbimento simili. Nei prodotti scambiati, Unione Europea 3 + può essere efficacemente eluito a basso costo, metodo ecologico e sicuro, e il tasso di rimozione per prodotto riciclato potrebbe ancora rimanere. Questi meriti combinati con una facile sintesi rendono questo vanadato un promettente spazzino di lantanidi per il risanamento ambientale.
I ricercatori hanno rivelato il meccanismo di adsorbimento a livello atomico mediante calcoli teorici in combinazione di varie caratterizzazioni come la spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS) e l'analisi degli spettri con struttura fine di assorbimento dei raggi X estesa (EXAFS), e Raman e analisi elementari, fornendo delucidazioni microscopiche per l'adsorbimento selettivo di Eu su questo vanadato.
Questo studio fornisce un vanadato stratificato facilmente sintetizzabile che potrebbe recuperare in modo altamente e selettivo i lantanidi da soluzioni acquose, e sottolinea l'importanza di sviluppare materiali di vanadato cristallino per le applicazioni nel campo della bonifica ambientale.
