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Engenharia

Un metodo efficiente per la desalinizzazione selettivo di anioni di iodio radioattivo mediante filtro a membrana incorporato di nanoparticelle d'oro

Published: July 13, 2018
doi:
10.3791/58105
, ,
1Advanced Radiation Technology Institute,Korea Atomic Energy Research Institute, 2Department of Chemistry,Kyungpook National University, 3Department of Radiation Biotechnology and Applied Radioisotope Science,University of Science and Technology

Summary

Un metodo efficiente per la dissalazione rapida e iono-selettivi di iodio radioattivo in diverse soluzioni acquose è descritto mediante filtri a membrana oro nanoparticelle-immobilizzata in acetato di cellulosa.

Abstract

Qui, dimostriamo un protocollo di dettaglio per la preparazione di membrane in composito a nanomateriali-embedded e la sua applicazione per la rimozione efficiente e iono-selettivi di iodio radioattivo. Utilizzando citrato-stabilizzato di nanoparticelle d’oro (diametro medio: 13 nm) e membrane di acetato di cellulosa, oro membrane incorporato delle nanoparticelle di acetato di cellulosa (Au-CAM) facilmente sono state fabbricate. I nano-materiali adsorbenti in Au-CAM erano altamente stabili in presenza di alta concentrazione di sali inorganici e molecole organiche. Gli ioni ioduro nelle soluzioni acquose rapidamente potevano essere catturati da questa membrana ingegnerizzata. Attraverso un processo di filtrazione utilizzando un’unità filtro contenente Au-CAM, rimozione eccellente efficienza (> 99%) anche come iono-selettivi desalinizzazione risultato è stato raggiunto in breve tempo. Inoltre, Au-CAM fornito buona riutilizzabilità senza diminuzione significativa delle sue prestazioni. Questi risultati hanno indicato che l’attuale tecnologia utilizza la membrana di ibridi derivati dal sarà un processo promettente per la decontaminazione su larga scala di iodio radioattivo da rifiuti liquidi.

Introduction

Per diversi decenni, enorme quantità di rifiuti liquidi radioattivi è stato generato da istituti medici, strutture di ricerca e reattori nucleari. Queste sostanze inquinanti sono state spesso una minaccia palpabile per ambiente e salute umana1,2,3. Soprattutto, lo iodio radioattivo è riconosciuto come uno degli elementi più pericolosi da incidenti nucleari. Ad esempio, un ambientale relazione su Fukushima e Chernobyl reattore nucleare ha dimostrato che la quantità di rilasciato radioattivo iodio tra cui 131I (t1/2 = 8,02 giorni) e 129mi (t1/2 = 15,7 milioni di anni) per l’ambiente era più grande rispetto a quelli di altri radionuclidi4,5. In particolare, l’esposizione di questi radioisotopi provocato alto assorbimento e arricchimento nella tiroide umana6. Inoltre, iodio radioattivo rilasciato può causare grave contaminazione del suolo, dell’acqua di mare e acque sotterranee a causa della loro elevata solubilità in acqua. Di conseguenza, un sacco di processi di risanamento utilizzando vari materiali adsorbenti inorganici ed organici sono stati studiati per catturare iodio radioattivo rifiuti acquosi7,8,9,10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20. anche se grandi sforzi sono stati dedicati per lo sviluppo di sistemi avanzati di adsorbente, l’istituzione di un metodo di decontaminazione mostrando prestazioni soddisfacenti in flusso continuo nella circostanza era molto limitata. Recentemente, abbiamo riferito un processo di desalinizzazione romanzo mostrando buona rimozione efficienza, selettività ionica, sostenibilità e riutilizzabilità utilizzando materiali nano compositi ibridi di nanoparticelle d’oro (AuNPs)21,22 , 23. fra loro, membrane di acetato di cellulosa incorporato di nanoparticelle d’oro (Au-CAM) ha facilitato la desalinizzazione altamente efficiente di ioni ioduro sotto un sistema di flusso continuo rispetto a quelli dei materiali adsorbenti esistenti. Inoltre, l’intera procedura potrebbe essere finita in breve tempo, che era un altro vantaggio per il trattamento di rifiuti nucleari generate da post-uso in applicazioni medicali e industriali. L’obiettivo generale di questo manoscritto è quello di fornire un protocollo dettagliato per la preparazione di Au-CAM24. Inoltre dimostriamo un processo di filtrazione rapida e conveniente per cattura iono-selettivi di iodio radioattivo usando le membrane composite ingegnerizzate. Il protocollo dettagliato in questo rapporto vi offrirà un’utile applicazione di nanomateriali nel campo della ricerca, delle scienze ambientali.

Protocol

1. sintesi di nanoparticelle di oro citrato-stabilizzato Lavare il pallone a due colli da (250 mL) e un ancoretta magnetica con acqua regia, una miscela di acido cloridrico concentrato e acido nitrico concentrato in un rapporto di 3:1 in volume.Attenzione: soluzione acqua regia è estremamente corrosivo e può provocare esplosione o pelle brucia se non maneggiati con estrema cautela. Sciacquare la vetreria accuratamente con acqua deionizzata per rimuovere il residuo acido acquoso. Aggiun…

Representative Results

Abbiamo dimostrato metodi semplici per la realizzazione di Au-CAM utilizzando citrato-stabilizzato AuNPs e acetato di cellulosa della membrana (Figura 1a). La superficie di Au-CAM è stata osservata da SEM che ha mostrato che i nanomateriali sono stati inseriti stabilmente sulle nanofibre di cellulosa (Figura 2). Le nanoparticelle in carcere sulla membrana sono state sostenute in modo stabile e non sono state lib…

Discussion

In anni recenti, diversi nanomateriali ingegnerizzati e membrane sono state sviluppate per rimuovere pericolosi metalli radioattivi e metalli pesanti in acqua basato sulla loro funzionalità specifiche in adsorbimento tecniche25,26, 27 , 28 , 29 , 30 , 31 , 32</s…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questo lavoro è stato supportato dall’assegno di ricerca dalla National Research Foundation di Corea (concessione numero: 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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Citar este artigo
Shim, H. E., Mushtaq, S., Jeon, J. An Efficient Method for Selective Desalination of Radioactive Iodine Anions by Using Gold Nanoparticles-Embedded Membrane Filter. J. Vis. Exp. (137), e58105, doi:10.3791/58105 (2018).
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