È importante sviluppare scavenger chimicamente selettivi per ioni come Ba ₂ ⁺ , Ni ₂ ⁺ , e Co ₂ ⁺ da acque reflue complesse per la bonifica ambientale e la salute umana. Gli attuali materiali assorbenti naturali e sintetici, però, condividono i problemi di bassa capacità e scarsa selettività. In particolare, la rimozione selettiva e la separazione dei radionuclidi dai rifiuti nucleari industriali con elevate concentrazioni di sale è una sfida.

In un recente studio pubblicato su Chimica dei materiali ., Prof. FENG Meiling del Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of the Chinese Academy of Sciences, collaborando con il Prof. Mercouri G. Kanatzidis della Northwestern University, NOI., segnalato la cattura efficiente e selettiva di Ba ₂ ⁺ , Ni ₂ ⁺ , e Co ₂ ⁺ con un solfuro di metallo stratificato resistente agli acidi e alle radiazioni [Me ₂ NH ₂ ] _4/3 [Me ₃ NH] _2/3 Sn ₃ S ₇ · ^1.25 h ₂ O (FJSM-SnS).

133Ba, come uno dei sottoprodotti delle fissioni del combustibile nucleare, emette raggi all'energia di 356 keV. Ba ₂ ⁺ è anche impiegato come simulante per 226Ra . altamente radiotossico ₂ ⁺ a causa dei loro raggi ionici comparabili e comportamenti di adsorbimento simili. ⁶⁰ Co isotopo e ⁶³ Ni emettono radiazioni forti e pure, rispettivamente, entrambi possono essere derivati ​​dall'attivazione dei neutroni dei materiali del reattore. bario non radioattivo, gli ioni nichel e cobalto sono dannosi per l'ecosistema e la salute umana.

I vantaggi di FJSM-SnS includono cinetica rapida, forte capacità di scambio, alta selettività e tassi di recupero, eccellente resistenza agli acidi e agli alcali ed eluizione efficiente.

FJSM-SnS mostra una capacità di adsorbimento più veloce con brevi tempi di equilibrio, che è entro cinque minuti. Ha un'elevata capacità di adsorbimento (289 mg/g per Ba, 83 mg/g per Ni, 52 mg/g per Co). Mostra una selettività estremamente elevata per Ba ₂ ⁺ anche in presenza di eccesso di Na ⁺ , K ⁺ , Cs ⁺ , Circa ₂ ⁺ , Mg ₂ ⁺ e Sr ₂ ⁺ . Presenta inoltre eccezionali selettività per Ni ₂ ⁺ e Co ₂ ⁺ (KdNi =8,92 × 10 ⁴ ml/g; KdCo =3,75 × 10 ⁵ ml/g) che superano la maggior parte di quelli riportati.

Oltretutto, FJSM-SnS mantiene la sua struttura robusta in un'ampia gamma di pH di 0,6-12,7.

Inoltre, il bario catturato, nichel, e il cobalto nei prodotti scambiati possono essere facilmente recuperati eluendoli con una soluzione 0,5 M KCl che evidenzia il riciclo della risorsa. I tassi di recupero possono essere mantenuti 99,74, 99.30, e 99,65% di Ba ₂ ⁺ , Ni ₂ ⁺ , e Co ₂ ⁺ dopo aver trattato 1100 volumi di letto in bassa concentrazione (Ba ₂ ⁺ , Ni ₂ ⁺ , e Co ₂ ⁺ :704,9 ~ 928,6 μg/L), rispettivamente.

Questi vantaggi, combinato con la sintesi facile e le eccellenti resistenze β e irraggiamento rendono il candidato promettente FJSM-SnS come Ba radioattivo ₂ ⁺ , Ni ₂ ⁺ , e Co ₂ ⁺ scambiatore di ioni da soluzioni di scorie nucleari.

Questo studio sottolinea l'enorme potenziale dei solfuri metallici come materiali nuovi ea basso costo per l'assorbimento altamente efficiente e altamente selettivo di 133Ba, 63Ni, e 60Co e i loro isotopi non radioattivi, così come 226Ra da acque reflue complesse.