Meget selektiv genvinding af lanthanider via lagdelt vanadat med syre- og strålingsbestandighed

Med udviklingen af ​​atomenergi, miljøhensyn forbundet med det nukleare brændselskredsløb har tiltrukket sig stor opmærksomhed. Imidlertid, effektiv sekvestrering af actinider og lanthanider (Ln) fra komplekst radioaktivt affald, især flydende højaktivt affald (HLLW) under stærkt sure forhold, fortsat en alvorlig udfordring.

I en undersøgelse offentliggjort i Angewandte Chemie International Edition , Prof. Feng Meiling fra Prof. Huang Xiaoyings forskningsgruppe ved Fujian Institute of Research on the Structure of Matter af det kinesiske videnskabsakademi rapporterede om den første krystallinske simple vanadatadsorbent, nemlig [Mig ₂ NH ₂ ]V ₃ O ₇ , til genvinding af lanthanider fra vandige opløsninger.

Forskerne fandt ud af, at [Me ₂ NH ₂ ]V ₃ O ₇ har mange fremragende egenskaber, herunder bred pH-holdbarhed, høj strålingsmodstand og adsorptionskapacitet.

I opløsningen med pH-området 1,9-12,3 eller under 200 kGy β eller 50 kGy γ bestråling, det kan opretholde den robuste lagdelte struktur af [V ₃ O ₇ ]n ^n- . Fordelingskoefficientværdien (Kd) for Eu ₃ ⁺ kunne opretholde 1,72 × 10 ⁵ ml/g ved pH så lavt som 2,5. Kd- og fjernelseshastigheden (R) værdierne for Eu ₃ ⁺ grundlæggende opretholdes efter β- eller γ-bestråling. Selv ved lav pH, [Me2NH2]V ₃ O ₇ viser høj adsorptionskapacitet for lanthanider. Den bevarer stadig høj kapacitet ved lav pH på 2,5, hvilket sjældent opnås for de fleste af de foreliggende adsorbenter.

Udover, [Mig ₂ NH ₂ ]V ₃ O ₇ opretholder høje KdEu-værdier fra 4,35 × 10 ⁴ ml/g til 7,47 × 10 ⁴ ml/g og høj REu i intervallet 97,75-98,68 % i nærvær af for meget Na+, K+, Ca2+ og Mg2+. I særdeleshed, det kan effektivt adskille Eu ₃ ⁺ fra Cs ⁺ (eller Sr ₂ ⁺ ) med den højeste separationsfaktor SFEu/Cs på 156 (SFEu/Sr på 134) til dato.

Lanthanidionen Eu ₃ ⁺ er bredt undersøgt som simulator for langlivede radiotoksiske aktinider for deres lignende adsorptionsegenskaber. I de udvekslede produkter, Eu ₃ ⁺ kan effektivt elueres med lave omkostninger, miljøvenlig og sikker metode, og fjernelsesraten for genbrugsprodukt kan stadig forblive. Disse fordele kombineret med let syntese gør dette vanadat til en lovende lanthanidopfanger til miljøsanering.

Forskerne afslørede adsorptionsmekanismen på atomniveau ved teoretiske beregninger i kombination af forskellige karakteriseringer såsom røntgenfotoelektronspektroskopi (XPS) og udvidet røntgenabsorptionsfinstruktur (EXAFS) spektraanalyser, og Raman og elementær analyser, tilvejebringelse af mikroskopisk belysning af den selektive adsorption af Eu på dette vanadat.

Denne undersøgelse giver et letsyntetiseret lagdelt vanadat, der i høj grad og selektivt kunne genvinde lanthanider fra vandige opløsninger, og understreger vigtigheden af ​​at udvikle krystallinske vanadatmaterialer til anvendelser inden for miljøsanering.