Сорбция радионуклидов 137Cs, 85Sr и 60Co из модельных растворов жидких радиоактивных отходов низкой активности модифицированными горючими сланцами

Представлены результаты исследования сорбции радионуклидов цезия, стронция и кобальта перспективными сорбентами на основе термически модифицированных горючих сланцев из растворов, моделирующих жидкие радиоактивные отходы. На основании результатов низкотемпературной адсорбции–десорбции азота установлена зависимость текстурных параметров исследуемых сорбентов от метода обработки горючего сланца, а также описана зависимость эффективности сорбции (по величинам сорбции и коэффициента распределения) радионуклидов от текстурных параметров сорбентов. Понимание того, каким образом характеристики пор оказывают влияние на сорбционную активность таких сложных систем, как сорбенты, важно для создания высокоэффективных сорбционных материалов с усовершенствованными характеристиками. Установлено, что материалы на основе модифицированного горючего сланца сорбируют радионуклиды цезия, стронция, кобальта с высокой эффективностью: коэффициенты распределения каждого радионуклида составляют 103–104 мл/г при степени извлечения более 66 %. Наибольшую эффективность проявляет сорбент, полученный из горючего сланца при нагреве со скоростью 5 град/ мин без последующей обработки паром. Данный сорбент рекомендован к применению для очистки жидких радиоактивных отходов низкой активности от радионуклидов цезия, стронция, кобальта.

1. Ryabchikov B. E. Liquid radioactive waste treatment. Moscow, DeLi print Publ., 2008. 516 p. (in Russian).

2. Milyutin V. V., Nekrasova N. A., Firsova L. A., Kozlitin E. A. Sorption technology in modern applied radiochemistry. Sorbcionnye i hromatograficheskie processy = Sorption and chromatographic processes, 2016, vol. 16, no. 3, pp. 313–322 (in Russian).

3. IAEA-TCS-27. Technological and organizational aspects of radioactive waste management. A series of training courses. Vienna, IAEA, 2005. 221 p. (in Russian).

4. Klyuchnikov A. A., Pazuhin E. M., Shigera Yu. M., Shigera V. Yu. Radioactive waste of nuclear power plants and methods for their management. Chernobyl, Institute for NPP Safety Problems of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2005. 487 p. (in Russian).

5. Lishtvan I. I., Dudarchik V. M., Kraiko V. M. Solid fossil fuels of Belarus and features of their deep processing. Doklady Natsyyanal'nai akademii navuk Belarusi = Reports of the National Academy of Sciences of Belarus, 2015, vol. 59, no. 3, pp. 97–101 (in Russian).

6. Peshchenko A. D., Mychko D. I. Oil shales of Belarus: resources and prospects for use. Himiya: prablemy vykladannya [Chemistry: teaching issues], 2011, no. 8, pp. 3–13 (in Russian).

7. Kasar S., Kumar S., Kar A., Bajpai R.K., Kaushik C. P., Tomar B. S. Retention behavior of Cs(I), Sr(II), Tc(VII) and Np(V) on smectite-rich clay. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 2014. vol. 300, no. 1, pp. 71–75. https://doi.org/10.1007/s10967-014-2943-2

8. Lishtvan P. L., Falyushin P. L., Dudarchik V. M., Kraiko V. M. Qualitative parameters of oil shale. Prirodopolzovanie = Nature management, 2012. vol. 22, no. 1, pp. 219–226 (in Russian).

9. Gorkii Y. I., Lukyanova Z. K., Stelmah, G. P. Yaremenko, I. A. Problems of the complex use of oil shale of the Belarusian SSR. Minsk, Nauka i tekhnika Publ., 1983. 104 p. (in Russian).

10. Koren'kova O. B., Radkevich A. V., Toropova V. V., Saskovec V. V., Shcheblecova A. N., Kuznecova T. F., Ivanec A. I. Sorption of radionuclides 137Cs, 60Co, and 85Sr from aqueous solutions with heat treated oil shale. Radiohimiya = Radiochemistry, 2021, vol. 63, no. 5, pp. 606–612. https://doi.org/10.1134/s1066362221050088

11. Myasoedova G. V., Nikashina V. A. Sorption materials for the extraction of radionuclides from aqueous media. Rossiiskii Himicheskii Zhurnal = Russian Chemical Journal, 2006, vol. 50, no 5, pp. 55–63 (in Russian).

12. Grushicheva E. A., Bogdanovich N. G., Emelyanov V. P., Petruhina G. N., Starkov O. V. Inorganic sorbents: sorption properties of natural silicates. Sorbcionnye i hromatograficheskie processy = Sorption and chromatographic processes, 2006. vol. 6, no. 6, pp. 922–927 (in Russian).

13. Nishi Y., Inagaki M. Gas adsorption/desorption isotherm for pore structure characterization. Materials Science and Engineering of Carbon, 2016, pp. 227–247. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-805256-3.00011-8

14. Subhabrata R., Gargi D. Adsorption. Process Equipment and Plant Design. Principles and Practices, 2020, pp. 351–384. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-814885-3.00012-9

15. Kutarov V. V., Tarasevich Yu. I., Aksenenko E. V., Ivanova Z. G. Adsorption hysteresis for the model of slit pores. Russian Journal of Physical Chemistry A, 2011, vol. 85, no. 7, pp. 1222–1227. https://doi.org/10.1134/s0036024411070193

16. Vyacheslavov A. S., Pomerantseva E. A. Measurement of surface area and porosity by the method of capillary condensation of nitrogen: methodological development. Moscow, Moscow State University, 2006. 55 p. (in Russian).