Оптимизация технологии получения комбинированных целлюлозно-неорганических сорбентов для концентрирования радиоактивного цезия

Статтю присвячено оптимізації умов синтезу селективних до радіоактивного цезію комбінованих поглинальних матеріалів на основі целюлозного волокна і фероціаніду міді. Досліджено вплив параметрів модифікування волокна на вміст модифікатора в об’ємі органічного носія і на сорбційні характеристики продуктів. За результатами математичної обробки отриманих експериментальних даних одержано адекватні статистичні моделі процесу модифікування вибіленого бавовняного волокна розчинами фероціаніду міді за різних значень рН середовища та температури процесу. Визначено оптимальні значення технологічних параметрів процесу з використанням функції бажаності Харрінгтона. Показано, що оптимальними параметрами процесу модифікування, що забезпечують одержання ефективних сорбентів з вмістом фероціаніду міді в об’ємі носія 4,37 %, які характеризуються ступенем вилучення цезію з водних розчинів 95,14 % та коефіцієнтом розподілення 7501 мл/г, є рН середовища 5,4 та температура 90 °С. Однак оптимальні питомі сорбційні властивості сорбентів (питомі ступінь вилучення цезію 35,76 %/г та коефіцієнт розподілення 2236 (мл/г)/г) досягаються при вмісті модифікатора в сорбенті 2,71 %, який одержують при рН 7,8 та температурі 90 °С.In this article the optimization of the synthesis conditions of combined sorption materials based on cellulose fiber and copper ferrocyanide selective toward radioactive cesium. The influence of the parameters of modification process on the modifier in the bulk of organic carrier content and sorption characteristics of products was investigated. According to the results of mathematical processing of the experimental data the adequate statistical model of the modification of bleached cotton fiber with the solutions of copper ferrocyanide at different values of pH and temperature of the process were obtained. The optimal values of the technological parameters were determined using Harrington's desirability function. It was shown that the optimum parameters of the modification process allowing to obtain an effective sorbents with the content of copper ferrocyanide 4.37 % in the volume of the carrier, which are characterized by a recovery rate of cesium from aqueous solutions of 95.14 % and the distribution coefficient of 7501 ml/g, are pH 5.4 and temperature 90 °C. However, the optimal specific sorption properties (specific recovery rate of cesium 35.76 %/g and a distribution coefficient 2236 (ml/g)/g) is achieved when the modifier content is 2.71 % in a sorbent which is prepared at pH 7.8 and 90 °C.Статья посвящена оптимизированию условий синтеза селективных к радиоактивному цезию комбинированных поглощающих материалов на основе целлюлозного волокна и ферроцианида меди. Исследовано влияние параметров модифицирования волокна на содержание модификатора в объеме органического носителя и на сорбционные характеристики продуктов. По результатам математической обработки экспериментальных данных получены адекватные статистические модели процесса модифицирования беленого хлопкового волокна растворами ферроцианида меди при разных значениях рН среды и температуры процесса. Определены оптимальные значения технологических параметров процесса с использованием функции желательности Харрингтона. Показано, что оптимальными параметрами процесса модифицирования, обеспечивающими получение эффективных сорбентов с содержанием ферроцианида меди в объеме носителя 4,37 %, которые характеризуются степенью извлечения цезия из водных растворов 95,14 % и коэффициентом распределения 7501 мл/г, является рН среды 5,4 и температура 90 °С. Однако оптимальные удельные сорбционные свойства материалов (удельные степень извлечения цезия 35,76 %/г и коэффициент распределения 2236 (мл/г)/г) достигаются при содержании модификатора в сорбенте 2,71 %, который получают при рН 7,8 и температуре 90 °С

Estimation of ¹³⁷Cs Distribution and Recovery Using Various Types of Sorbents in the Black Sea Surface Layer

Monitoring 137Cs in seawater is necessary for the timely detection of radioactive contamination. The possibility of sorption and the sorption efficiency of 137Cs from seawater were studied for the first time during several cruises of the R/V (research vessel) Professor Vodyanitsky using various types of sorbents based on transition metal ferrocyanides (Anfezh, Niket, Uniket, FSS, FD-M, FIC, Termoxid 35, NKF-C) and zirconium phosphate (Termoxid 3A). The influence of the seawater flow rate and volume of the sorbent used for the recovery of 137Cs was estimated. The ferrocyanide sorbents Niket, Uniket, Termoxid 35, and FIC showed the best sorption efficiency (60–100%) at a seawater flow rate of 2–4 column volumes per minute. The data obtained during three cruises on the R/V Professor Vodyanitsky were analyzed. A detailed (28 sampling points) spatial distribution of 137Cs in the Black Sea along the southern coast of Crimea was studied using the sorbents that showed the best characteristics. An increase in 137Cs activity in the study area was not found, and the average activity was 9.01 ± 0.87 Bq/m3