Наумова Л.Б.

"Вестник

Томского государственного

архитектурно-строительного университета"

N 3 2013 г.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

УДК 541.33

НАУМОВА ЛЮДМИЛА БОРИСОВНА, канд. хим. наук, доцент,

NaumovaLB@mail.ru

КИСЕЛЁВА МАИНА АЛЕКСАНДРОВНА, канд. хим. наук, доцент,

makisseleva@ngs.ru

ЕГОРОВА ЛИДИЯ АЛЕКСАНДРОВНА, канд. хим. наук, доцент,

egorova_xf_tsu@mail.ru

Национальный исследовательский Томский государственный университет,

634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 36

ИЗУЧЕНИЕ  КИНЕТИКИ  ПОГЛОЩЕНИЯ  UO22+  ИЗ  ВОДНЫХ  СРЕД  ПРИРОДНЫМИ  МАТЕРИАЛАМИ

В работе представлены результаты изучения кинетики поглощения катиона UO22+ природными сорбентами цеолитами и торфом методом ограниченного объема.Выявлено влияние зернения сорбентов, температуры и концентрации исследуемых растворов на скорость сорбции. Показано, что механизм поглощения UO22+ природными сорбентами является смешанно-диффузионным. Использование метода прерывания позволило установить механизм ионообменного поглощения UO22+ природными сорбентами. Показано, что для торфа и цеолитов в смешанно-диффузионном процессе превалирует внутренняя диффузия. Рассчитаны эффективные коэффициенты внутренней диффузии и энергии активации процесса. Показана перспективность использования природных сорбентов в целях очистки стоков от радионуклидов урана.

Ключевые слова: природные сорбенты; торф; цеолиты; уран; кинетика.

Библиографический список

  1. ГН.2.1.5. 1315–03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. – М. : Стандарт, 152 с.
  2. Сорбция урана на геохимических барьерах на основе торфов разного генезиса / Л.И. Разворотнева, А.Е. Богуславский, В.П. Коваль, А.Н. Бабушкин // Экология промышленного производства. – 2007. – № 3. – С. 33–37.
  3. Белькевич, П.И. Торф и проблема защиты окружающей среды / П.И. Белькевич, Л.Р. Чистова. – Минск : Наука и техника, 1979. – 59 с.
  4. Сорбция U(VI) из водных растворов углеродными сорбентами / О.И. Закутевский, Т.С. Псарева, В.В. Стрелко, Н.Т. Картель // Радиохимия. – 2007. – № 1. – С. 61–64.
  5. Исследование сорбции урана из азотнокислых растворов на различных ионообменных материалах / Н.А. Некрасова, С.П. Кудрявцева, В.В. Милютин [и др.] // Радиохимия. – 2008. – № 2. – С. 156–157.
  6. Савенко, А.В. Сорбция UO22+ на карбонате кальция / А.В. Савенко // Радиохимия. – 2001. – № 2. – С. 174–177.
  7. Савенко, А.В. Сорбция уранил-ионов на алюмосиликатных гелях / А.В. Савенко, С.А. Лапицкий // Радиохимия. – 2002. – № 5. – С. 445–447.
  8. Взаимодействие наногидроксиапатита кальция с уранил-ионом / Р.В. Хрестенко, В.Н. Рудин, С.Н. Калмыков, И.В. Мелихов // Вестник Нижегородского ун-та им. Н.И. Лобачевского. – 2008. – № 5. – С. 52–57.
  9. Sorption of uranyl ions on titanium oxide studied by ATR-IR spectroscopy / G. Lefevre, G.J. Lefevre, J.M. Kneppers, M. Fedorov // Journal of Colloid and Interface Science, 327. – 2008. – P. 15–20.
  10. Савенко, А.В. Экспериментальное изучение поглощения уранил-ионов океанскими фосфоритами / А.В. Савенко, Г.Н. Батурин // Радиохимия. – 2002. – № 5. – С. 443–444.
  11. Humelnicu, D. On the retention of uranyl and thorium ions from radioactive solution on peat moss / D. Humelnicu, L. Bulgariu, M. Macoveanu // Journal of Hazardous Materials. – 2010. – № 174. – P. 782–787.
  12. Kalin, M. The removal of uranium from mining waste water using algal/microbial biomass / M. Kalin, W.N. Wheeler, G. Meinrath // Journal of Environmental Radioactivity. – 2005. – № 78. – P. 151–177.
  13. Liu, Y. Selective adsorption of uranyl on ion-imprinted chitosan / Y. Liu / PVA cross-linked hydrogel // Hydrometallyrgy, 104. – 2010. – P. 150–155.
  14. Psareva, T.S. Uranium sorption on cork biomass / T.S. Psareva // Colloids and Surfaces A: Phisicochem Eng. Aspect 252. – 2005. – P. 231–236.
  15. Кобец, С.А. Сорбция U(VI) на монтмориллоните с осажденными на его поверхности гидроксидами алюминия и железа в присутствии лимонной и щавелевой кислот / С.А. Кобец, Г.Н. Пшинко, А.А. Боголепов // Радиохимия. – 2009. – № 4. – С. 332–336.
  16. Корнилович, Б.Ю. Влияние ЭДТА и НТА на сорбцию U(VI) глинистыми компонентами почв / Б.Ю. Корнилович, Г.Н. Пшинко, А.А. Боголепов // Радиохимия. – 2006. – № 6. – С. 525–528.
  17. Корнилович, Б.Ю. Влияние фульвокислот на взаимодействие U(VI) с глинистыми компонентами почв / Б.Ю. Корнилович, Г.Н. Пшинко, И.А. Ковальчук // Радиохимия. – 2001. – № 5. – С. 464–467.
  18. Humelnicu, D. On the retention of uranyl and thorium ions from radioactive solution on peat moss / D. Humelnicu, L.M. Bulgariu, M. Macoveanu // Journal of Hazardous Materials. – 2010. – № 17. – P. 782–781.
  19. Кинетический анализ процессов структурообразования в активированной системе «Цемент – вода» / Н.Г. Давыдова, Ю.С. Саркисов, Н.П. Горленко, Е.Б. Чернов // Вестник ТГАСУ. – 2010. – № 2(27). – С. 147–153.
  20. Наумова, Л.Б. Торф как природный сорбент для выделения и утилизации металлов из сточных вод / Л.Б. Наумова, Н.П. Горленко, З.И. Отмахова // Журн. прикл. химии. – 1995. – Т. 68. – Вып. 8. – С. 1461–1465.
  21. Использование торфов Томской области при очистке сточных вод от ионов тяжелых металлов и нефтепродуктов / Л.Б. Наумова, Н.П. Горленко, З.И. Отмахова, Г.М. Мокроусов // Химия в интересах устойчивого развития. – 1997. – № 5. – С. 609–611.
  22. Наумова, Л.Б. Сорбция ионов меди и кадмия природными сорбентами / Л.Б. Наумова, О.В. Чащина, Н.П. Горленко // Журн. физ. хим. – 1994. – Т. 66. – № 4. – С. 688–691.
  23. Исследование влияния модифицирующих добавок хлоридов железа и алюминия на водопоглотительную способность и термическую устойчивость торфа / Л.Б. Наумова, Л.А. Егорова, А.А. Сливинская // Журн. прикл. химии. – 2006. – Т. 79. – Вып. 2. – С. 237–241.
  24. Исследование сорбционной и каталитической активности композиционного материала на основе торфа по отношению к органическим загрязнителям в водах / Л.Б. Наумова, В.Н. Баталова, Г.М. Мокроусов, Е.А. Диденко, А.А. Солодкая // Журн. прикл. химии. – 2010. – Т. 83. – Вып. 3. – С. 396–400.
  25. Особенности процессов адсорбции-десорбции паров воды на исходных и модифицированных образцах торфа / Л.Б. Наумова, Т.С. Минакова, Е.Б. Чернов, Н.П. Горленко, И.А. Екимова // Журн. прикл. химии. – 2011. – Т. 84. – Вып. 5. – С. 762–767.
  26. Аналитическая химия урана / гл. ред. А.П. Виноградов. – М. : Изд-во Академии наук СССР, 1962. – 431 с.
  27. Лурье, Ю.Ю. Справочник по аналитической химии / Ю.Ю. Лурье. – М. : Химия, 1979. – 480 с.
  28. Жданов, С.П. Химия цеолитов / С.П. Жданов, Е.Н. Егорова. – М. : Наука, 1969. – 156 с.
  29. Упор, Э. Фотометрические методы определения следов неорганических соединений / Э. Упор, М. Мохай, Д. Новак. – М. : Мир, 1985. – 385 с.
  30. Полянский, Н.Г. Методы исследования ионитов / Н.Г. Полянский, Г.В. Горбунова, Н.Л. Полянский. – М. : Химия, 1976. – 73 с.

______________________________

LYUDMILA B. NAUMOVA, PhD, A/Professor,

NaumovaLB@mail.ru

MAINA A. KISELEVA, PhD, A/Professor,

makisseleva@ngs.ru

LIDIYA A. YEGOROVA, PhD, A/Professor,

dk@xf.tsu.ru

National Research Tomsk State University,

36, Lenin Ave., 634050, Tomsk, Russia

STUDY  OF  UO22+  ABSORPTION  KINETICS  FROM  AQUATIC  MEDIА  BY  NATURAL  MATERIALS

The paper presentsthe analysis results ofabsorption kinetics of cation UO22+ by natural sorbents, i.e. zeolites and peatusing a limited value method.The influence of sorbent granulating, temperature, and concentration of solutions on the sorption rate has been detected herein. UO22+ absorption by natural sorbents is a mixed diffusion process, internal diffusion being the dominant one. The use of the interrupt method has allowed determining a mechanism of UO22 +ion-exchange by natural sorbents. It has been shown that internal diffusion prevails for peat and zeolites in a mixed diffusion process. Internal diffusion coefficients and the process of activation energy have been calculated in this paper. The availability of the natural sorbent application in waste water treatment from UO22+ has been discussed.

Key words: natural sorbents; peat; zeolites; uranium; kinetics.

References

  1. State Standards 2.1.5. 1315-03. Predelno dopustimyye kontsentratsii (PDK) khimicheskikh veshchestv v vode vodnykh obyektov khozyaystvenno-pityevogo i kulturno-bytovogo vodopolzovaniya [Maximum permissible concentration (MPC) of chemical substances in water bodies intended for cultural and household water use]. Moscow : Standard, 152 p. (rus)
  2. Razvorotneva, L.I., Boguslavskiy, A.E., Koval, V.P., Babushkin, A.N. Sorbtsiya urana na geokhimicheskikh baryerakh na osnove torfov raznogo genezisa [Uranium absorption on geochemical barriers based on peats with various genesis]. Ekologiya promyshlennogo proizvodstva. 2007. No. 3. P. 33–37. (rus)
  3. Belkevich, P.I., Chistova, L.R. Torf i problema zashchity okruzhayushchey sredy [Peat and environmental protection]. Minsk : Nauka i tekhnika, 1979. 59 p. (rus)
  4. Zakutevskiy, O.I., Psareva, T.S., Strelko, V.V., Kartel, N.T. Sorbtsiya U(VI) iz vodnykh rastvorov uglerodnymi sorbentami [U(VI) absorption from water solutions by carbon absorbents]. Radiochemistry. 2007. No. 1. P. 61–64. (rus)
  5. Nekrasova, N.A., Kudryavtseva, S.P., Milyutin, V.V., et al. Issledovaniye sorbtsii urana iz azotnokislykh rastvorov na razlichnykh ionoobmennykh materialakh [investigations of uranium absorption from nitrate solutions on various ion-exchange materials]. Radiochemistry. 2008. No. 2. P. 156–157. (rus)
  6. Savenko, A.V. Sorbtsiya UO22+ na karbonate kaltsiya [UO22+ sorption on calcium carbonate]. Radiochemistry. 2001. No. 2. P. 174–177. (rus)
  7. Savenko, A.V., Lapitskiy, S.A. Sorbtsiya uranil-ionov na alyumosilikatnykh gelyakh [Uranyl ion absorption on aluminosilicate gels]. Radiochemistry. 2002. No. 5. P. 445–447. (rus)
  8. Khrestenko, R.V., Rudin, V.N., Kalmykov, S.N., Melikhov, I.V. Vzaimodeystviye nanogidroksiapatita kaltsiya s uranil-ionom [Interaction between calcium hydroxylapatite and uranyl ion]. Vestnik UNN. 2008. No. 5. P. 52–57. (rus)
  9. Lefevre, G., Kneppers, J., Fedorov, M. Sorption of uranyl ions on titanium oxide studied by ATR-IR spectroscopy. Journal of Colloid and Interface Science, 327. 2008. P. 15–20.
  10. Savenko, A.V., Baturin, G.N. Eksperimentalnoye izucheniye pogloshcheniya uranil-ionov okeanskimi fosforitami [Experimental study of uranyl ions by oceanic phosphate rocks]. Radiokhimiya. 2002. No. 5. P. 443–444. (rus)
  11. Humelnicu, D., Bulgariu, L., Macoveanu, M. On the retention of uranyl and thorium ions from radioactive solution on peat moss. Journal of Hazardous Materials. 2010. No. 174. P. 782–787.
  12. Kalin, M., Wheeler, W.N., Meinrath, G. The removal of uranium from mining waste water using algal/microbial biomass. Journal of Environmental Radioactivity. 2005. No. 78. P. 151–177.
  13. Liu, Y. Selective adsorption of uranyl on ion-imprinted chitosan /PVA cross-linked hydrogel. Hydrometallyrgy, 104. 2010. P. 150–155.
  14. Psareva, T.S. Uranium sorption on cork biomass. Colloids and Surfaces A: Physicochem Eng. Aspect 252. 2005. P. 231–236.
  15. Kobets, S.A., Pshinko, G.N., Bogolepov, A.A. Sorbtsiya U(VI) na montmorillonite s osazhdennymi na yego poverkhnosti gidroksidami alyuminiya i zheleza v prisutstvii limonnoy i shchavelevoy kislot [U(VI) sorption on montmorillonite with aluminium and ferric hydroxides precipitated on its surface in presence of citric and ethane acids]. Radiochemistry. 2009. No. 4. P. 332–336. (rus)
  16. Kornilovich, B.Yu., Pshinko, G.N., Bogolepov, A.A. Vliyaniye EDTA i NTA na sorbtsiyu U(VI) glinistymi komponentami pochv [EDTA and NTA effects on U(VI) sorption by clay soils]. Radiochemistry. 2006. No. 6. P. 525–528. (rus)
  17. Kornilovich, B.Yu., Pshinko, G.N., Kovalchuk, I.A. Vliyaniye fulvokislot na vzaimodeystviye U(VI) s glinistymi komponentami pochv [Fulvic acids’ influence on U(VI) interaction with clay soils]. Radiochemistry. 2001. No. 5. P. 464–467. (rus)
  18. Humelnicu, D. Bulgariu, L., Macoveanu, M. On the retention of uranyl and thorium ions from radioactive solution on peat moss. Journal of Hazardous Materials. 2010. No. 17. P. 782–781.
  19. Davydova, N.G., Sarkisov, Yu.S., Gorlenko, N.P., Chernov, Ye.B. Kineticheskiy analiz protsessov strukturoobrazovaniya v aktivirovannoy sisteme «Tsement–voda» [Kinetic analysis of structurization in activated system "Cement–Water"]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2010. No. 2(80). P. 147–153. (rus)
  20. Naumova, L.B., Gorlenko, N.P., Otmakhova, Z.I. Torf kak prirodnyy sorbent dlya vydeleniya i utilizatsii metallov iz stochnykh vod [Peat as a natural absorbent for metal separation and utilization from waste effluent]. J. Applied Chem. 1995. V. 68. P. 1461–1465. (rus)
  21. Naumova, L.B., Gorlenko, N.P., Otmakhova, Z.I., Mokrousov, G.M. Ispolzovaniye torfov Tomskoy oblasti pri ochistke stochnykh vod ot ionov tyazhelykh metallov i nefteproduktov [Tomsk region peats for removing of heavy metal and petroleum ions from sewages]. Chemistry for Sustainable Development. 1997. No. 5. P. 609–611. (rus)
  22. Naumova, L.B., Chashchina, O.V., Gorlenko, N.P. Sorbtsiya ionov medi i kadmiya prirodnymi sorbentami [Sorption of copper and cadmium ions by natural sorbents]. J. Physical Chemistry. 1994. V. 66. No. 4. P. 688–691. (rus)
  23. Naumova, L.B., Yegorova, L.A., Slivinskaya, A.A. Issledovaniye vliyaniya modifitsiruyushchikh dobavok khloridov zheleza i alyuminiya na vodopoglotitelnuyu sposobnost i termicheskuyu ustoychivost torfa [Ferric and aluminum chlorides modifiers influenced on water absorption and peat thermal capacity]. J. Applied Chem. 2006. V. 79. No. 2. P. 237–241. (rus)
  24. Naumova, L.B., Batalova, V.N., Mokrousov, G.M., Didenko, Ye.A., Solodkaya A.A. Issledovaniye sorbtsionnoy i kataliticheskoy aktivnosti kompozitsionnogo materiala na osnove torfa po otnosheniyu k organicheskim zagryaznitelyam v vodakh [Research into sorption and catalytic activity of composite material based on peat in relation to organic pollutants in waters]. J. Applied Chem. 2010. V. 83. No. 3. P. 396–400. (rus)
  25. Naumova, L.B., Minakova, T.S., Chernov, Ye.B., Gorlenko, N.P., Ekimova, I.A. Osobennosti protsessov adsorbtsii-desorbtsii parov vody na iskhodnykh i modifitsirovannykh obraztsakh torfa [Water vapour absorption-desorption on the original and modified peat specimens]. J. Applied Chem. 2011. V. 84. No. 5. P.762–767. (rus)
  26. Vinogradov, A.P. Analiticheskaya khimiya urana [Analytical chemistry of uranium]. Moscow : The Russian Academy of Sciences. 1962. 431 p. (rus)
  27. Lurye, Yu.Yu. Spravochnik po analiticheskoy khimii [Analytical chemistry Guide]. Moscow : Khimiya. 1979. 480 p. (rus)
  28. Zhdanov, S.P., Yegorova, Ye.N. Khimiya tseolitov [Zeolite chemistry]. Moscow : Nauka, 1969. 156 p. (rus)
  29. Upor, E., Mokhay, M., Novak, D. Fotometricheskiye metody opredeleniya sledov neorganicheskikh soyedineniy [Photometric methods for trace analysis of inorganic compounds]. Moscow : Mir, 1985. 385 p. (rus)
  30. Polyanskiy, N.G., Gorbunova, G.V., Polyanskiy, N.L. Metody issledovaniya ionitov [Research methods for ion-exchange resins]. Moscow : Khimiya, 1976. 73 p. (rus)

Статья | (899 Кб)