Radyoaktif iyot anyon altın nano tanecikleri gömülü membran filtre kullanarak, seçici tuzdan arındırma için verimli bir yöntem
Summary
Hızlı ve iyon-seçici tuzdan arındırma radyoaktif iyot birkaç sulu çözümler için verimli bir yöntem altın nano tanecikleri immobilize selüloz asetat Membran filtreler kullanılarak tanımlanır.
Abstract
Burada, bileşik membranlar Nanomalzemeler gömülü ve uygulama radyoaktif iodines verimli ve iyon-seçici kaldırılması için hazırlanması için bir ayrıntı protokol göstermektedir. Altın nano tanecikleri sitrat-sağlamlık kullanarak (ortalama çapı: 13 nm) ve selüloz asetat membranlar, altın nanopartikül gömülü selüloz asetat membranlar (Au-CAM) kolayca imal edilmiştir. Nano-adsorbents Au-kam huzurunda yüksek konsantrasyonlu inorganik tuzlar ve organik moleküllerin son derece kararlı. Sulu çözümler iyodür iyonu hızla tasarlanmış bu membran tarafından ele. Kullanarak bir Au-CAM içeren filtre ünitesi, mükemmel kaldırma verimlilik Filtrasyon işlemi aracılığıyla (> % 99) de kadar iyon-seçici deniz suyu arıtma sonucu kısa sürede elde. Ayrıca, Au-CAM performanslarının önemli azalma olmadan iyi yeniden kullanılabilirliği sağlanan. Bu sonuçlar mühendislik hibrid membran kullanarak günümüz teknolojisi üzerinden sıvı atıklar radyoaktif iyot büyük ölçekli dekontaminasyon için umut verici bir süreç olacak önerdi.
Introduction
Birkaç on yıl için büyük miktarda radyoaktif sıvı atıkları tıbbi enstitüleri, araştırma tesisleri ve nükleer reaktörler tarafından oluşturuldu. Bu kirleticiler kez çevre ve insan sağlığı1,2,3için elle tutulur bir tehdit edilmiştir. Özellikle, radyoaktif iyot nükleer santral kazaları en tehlikeli öğelerden biri olarak kabul edilmektedir. Örneğin, bir çevre raporu Fukushima ve nükleer reaktör gösterdi miktarını radyoaktif iodines 131dahil olmak üzere yayımlanan Chernobyl ben (t1/2 = 8.02 gün) ve 129ben (t1/2 = 15.7 milyon yıl) çevreye bu diğer radyonükleidler4,5daha büyüktü. Özellikle, yüksek alımı ve zenginleştirme insan tiroid6maruz kalma bu radioisotopes sonuçlandı. Ayrıca, serbest bırakılan radyoaktif iodines ağır kontaminasyon toprak, deniz suyu ve yeraltı suyu onların yüksek çözünürlük sayesinde suda neden olabilir. Bu nedenle, çeşitli inorganik ve organik adsorbents kullanarak düzeltme işlemlerinin bir sürü araştırdık sulu atıkların7,8,9,10 radyoaktif iodines yakalamak için , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20. her ne kadar yoğun çabalar gelişmiş adsorbent sistemlerinin geliştirilmesi için tahsis edilmiştir, tatmin edici performansları sürekli akış olmayan koşul altında gösterilen bir dekontaminasyon yöntemi kurulması çok sınırlıydı. Son zamanlarda, biz iyi kaldırma verimliliği, iyon seçicilik, sürdürülebilirlik ve yeniden kullanılabilirliği altın nanopartikül (AuNPs)21,22 / yapılan karma nano kompozit malzemeler kullanılarak gösterilen bir roman tuzdan arındırma işlemi rapor , 23. Bunlar arasında bu varolan adsorbent malzemeler ile karşılaştırıldığında bir sürekli akış sistemi altında iyodür iyonların yüksek verimli tuzdan arındırma altın nanopartikül gömülü selüloz asetat membranlar (Au-CAM) kolaylaştırdı. Ayrıca, tüm prosedürü nükleer atıkların tıbbi ve endüstriyel uygulamalarda kullanım sonrası üretilen tedavisi için diğer bir avantajı olduğunu bir kısa süre içinde tamamlanacak. Bu makale genel amacı Au-CAM24hazırlanması için adım adım bir protokol sağlamaktır. Biz de iyon-seçici yakalama radyoaktif iyot Mühendislik bileşik membranlar kullanarak hızlı ve uygun filtreleme işlemlerinde göstermek. Bu raporda detaylı Protokolü Nanomalzemeler Çevre Bilimleri Araştırma alanında yararlı bir uygulama sunacak.
Protocol
Representative Results
Discussion
Son yıllarda, çeşitli mühendislik Nanomalzemeler membranlar tehlikeli radyoaktif metaller ve ağır metaller adsorpsiyon teknikleri25,26, belirli işlevlerini temel su kaldırmak için geliştirilmiştir ve 27 , 28 , 29 , 30 , 31 , 32 , <sup …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser araştırma bursu Kore Ulusal Araştırma Vakfı tarafından desteklenmiştir (vermek sayı: 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 |
References
- Ojovan, M. I. . Handbook of Advanced Radioactive Waste Conditioning Technologies. , (2011).
- Abdel Rahman, R. O., Ibrahim, H. A., Hung, Y. -. T. Liquid Radioactive Wastes Treatment: A Review. Water. 3, 551-565 (2011).
- Khayet, M., Matsuura, T. Radioactive decontamination of water. Desalination. 321, 1-2 (2013).
- McLaughlin, P. D., Jones, B., Maher, M. M. An update on radioactive release and exposures after the Fukushima Dai-ichi nuclear disaster. The British Journal of Radiolog. 85, 1222-1225 (2012).
- Chernobyl Forum Expert Group ‘Environment’. Environmental Consequences of the Chernobyl Accident and their Remediation: Twenty Years of Experience. International Atomic Energy Agency. , (2006).
- Hou, X., et al. Iodine-129 in seawater offshore Fukushima: distribution, inorganic speciation, sources, and budget. Environmental Science & Technology. 47, 3091-3098 (2013).
- Mu, W., Yu, Q., Li, X., Wei, H., Jian, Y. Adsorption of radioactive iodine on surfactant-modified sodium niobate. RSC Advances. 6, 81719-81725 (2016).
- Yang, D., Liu, H., Liu, L., Sarina, S., Zheng, Z., Zhu, H. Silver oxide nanocrystals anchored on titanate nanotubes and nanofibers: promising candidates for entrapment of radioactive iodine anions. Nanoscale. 5, 11011-11018 (2013).
- Yang, D., et al. Capture of radioactive cesium and iodide ions from water by using titanate nanofibers and nanotubes. Angewandte Chemie International Edition. 50, 10594-10598 (2011).
- Cheng, Q., et al. Adsorption of gaseous radioactive iodine by Ag/13X zeolite at high temperatures. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 303, 1883-1889 (2015).
- Bennett, T. D., Saines, P. J., Keen, D. A., -C, T. a. n. J., Cheetham, A. K. Ball-Milling-Induced Amorphization of Zeolitic Imidazolate Frameworks (ZIFs) for the Irreversible Trapping of Iodine. Chemistry – A European Journal. 19, 7049-7055 (2013).
- Huang, P. S., Kuo, C. H., Hsieh, C. C., Horng, Y. C. Selective capture of volatile iodine using amorphous molecular organic solids. Chemical Communications. 48, 3227-3229 (2012).
- Chapman, K. W., Chupas, P. J., Nenoff, T. M. Radioactive Iodine Capture in Silver-Containing Mordenites through Nanoscale Silver Iodide Formation. Journal of the American Chemical Society. 132, 8897-8899 (2010).
- Watanabe, Y., et al. Novel Long-Term Immobilization Method for Radioactive Iodine-129 Using a Zeolite/Apatite Composite Sintered Body. ACS Applied Materials & Interfaces. 1, 1579-1584 (2009).
- Massasso, G., et al. Molecular iodine adsorption within Hofmann-type structures M(L)[M'(CN)4] (M = Ni, Co; M’ = Ni, Pd, Pt): impact of their composition. Dalton Transactions. 44, 19357-19369 (2015).
- Falaise, C., Volkringer, C., Facqueur, J., Bousquet, T., Gasnot, L., Loiseau, T. Capture of iodine in highly stable metal-organic frameworks: a systematic study. Chemical Communications. 49, 10320-10322 (2013).
- Sava, D. F., et al. Capture of Volatile Iodine, a Gaseous Fission Product, by Zeolitic Imidazolate Framework-8. Journal of the American Chemical Society. 133, 12398-12401 (2011).
- Zhang, Z. J., et al. A new type of polyhedron-based metal-organic frameworks with interpenetrating cationic and anionic nets demonstrating ion exchange, adsorption and luminescent properties. Chemical Communications. 47, 6425-6427 (2011).
- Li, G., et al. Highly efficient I2 capture by simple and low-cost deep eutectic solvents. Green Chemistry. 18, 2522-2527 (2016).
- Yan, C., Mu, T. Investigation of ionic liquids for efficient removal and reliable storage of radioactive iodine: a halogen-bonding case. Physical Chemistry Chemical Physics. 16, 5071-5075 (2014).
- Choi, M. H., et al. Efficient bioremediation of radioactive iodine using biogenic gold nanomaterial-containing radiation-resistant bacterium, Deinococcus radiodurans R1. Chemical Communications. 53, 3937-3940 (2017).
- Kim, Y. H., et al. Tumor targeting and imaging using cyclic RGD-PEGylated gold nanoparticle probes with directly conjugated iodine-125. Small. 7, 2052-2060 (2011).
- Choi, M. H., et al. Gold-Nanoparticle-Immobilized Desalting Columns for Highly Efficient and Specific Removal of Radioactive Iodine in Aqueous Media. ACS Applied Materials & Interfaces. 8, 29227-29231 (2016).
- Mushtaq, S., et al. Efficient and selective removal of radioactive iodine anions using engineered nanocomposite membranes. Environmental Science: Nano. 4, 2157-2163 (2017).
- Awual, M. R., Ismael, M. Efficient gold(III) detection, separation and recovery from urban mining waste using a facial conjugate adsorbent. Sensors and Actuators B: Chemical. 196, 457-466 (2014).
- Awual, M. R., Hasan, M. M., Naushad, M., Shiwaku, H., Yaita, T. Preparation of new class composite adsorbent for enhanced palladium(II) detection and recovery. Sensors and Actuators B: Chemical. 209, 790-797 (2015).
- Awual, M. R., Hasan, M. M. Fine-tuning mesoporous adsorbent for simultaneous ultra-trace palladium(II) detection, separation and recovery. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 21, 507-515 (2015).
- Awual, M. R. Ring size dependent crown ether based mesoporous adsorbent for high cesium adsorption from wastewater. Chemical Engineering Journal. 303, 539-546 (2016).
- Awual, M. R., Miyazaki, Y., Taguchi, T., Shiwaku, H., Yaita, T. Encapsulation of cesium from contaminated water with highly selective facial organic-inorganic mesoporous hybrid adsorbent. Chemical Engineering Journal. 291, 128-137 (2016).
- Awual, M. R., Yaita, T., Taguchi, T., Shiwaku, H., Suzuki, S., Okamoto, Y. Selective cesium removal from radioactive liquid waste by crown ether immobilized new class conjugate adsorbent. Journal of Hazardous Materials. 278, 227-235 (2014).
- Awual, M. R., Suzuki, S., Taguchi, T., Shiwaku, H., Okamoto, Y., Yaita, T. Radioactive cesium removal from nuclear wastewater by novel inorganic and conjugate adsorbents. Chemical Engineering Journal. 242, 127-135 (2014).
- Awual, M. R., et al. Efficient detection and adsorption of cadmium (II) ions using innovative nano-composite materials. Chemical Engineering Journal. 343, 118-127 (2018).
- Awual, M. R. New type mesoporous conjugate material for selective optical copper(II) ions monitoring & removal from polluted waters. Chemical Engineering Journal. 307, 85-94 (2017).
- Awual, M. R. Novel nanocomposite materials for efficient and selective mercury ions capturing from wastewater. Chemical Engineering Journal. 307, 456-465 (2017).
- Awual, M. R. Solid phase sensitive palladium(II) ions detection and recovery using ligand based efficient conjugate nanomaterials. Chemical Engineering Journal. 300, 264-272 (2016).
- Awual, M. R. Assessing of lead(III) capturing from contaminated wastewater using ligand doped conjugate adsorbent. Chemical Engineering Journal. 289, 65-73 (2016).
- Awual, M. R. A novel facial composite adsorbent for enhanced copper (II) detection and removal from wastewater. Chemical Engineering Journal. 266, 368-375 (2015).
- Kaushik, M., Moores, A. Review: nanocelluloses as versatile supports for metal nanoparticles and their applications in catalysis. Green Chemistry. 18, 622-637 (2016).
- Jang, H., Kim, Y. K., Ryoo, S. R., Kim, M. H., Min, D. H. Facile synthesis of robust and biocompatible gold nanoparticles. Chemical Communication. 46, 583-585 (2010).
- Bolisetty, S., Mezzenga, R. Amyloid-carbon hybrid membranes for universal water purification. Nature Nanotechnology. 11, 365-371 (2016).
- Zakrzewska-Trznadel, G. Advances in membrane technologies for the treatment of liquid radioactive waste. Desalination. 321, 119-130 (2013).
- Rana, D., Matsuura, T., Kassim, M. A., Ismail, A. F. Radioactive decontamination of water by membrane processes – A review. Desalination. 321, 77-92 (2013).
