Сорбційне очищення мінералізованих підземних вод від сполук урану з використанням піларованих глин
Досліджено закономірності сорбційного вилучення сполук урану(VI) з мінералізованих підземних вод. Встановлено, що синтезовані зразки пілар-глин мають значно кращі сорбційні властивості щодо вилучення урану
 з мінералізованих розчинів порівняно з природними глинами. Показано, що у мінералізов...
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2019 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2019
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/162465 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Сорбційне очищення мінералізованих підземних вод від сполук урану з використанням піларованих глин / І.А. Ковальчук, І.В. Пилипенко, Б.Ю. Корнілович, О.Є. Бащак // Доповіді Національної академії наук України. — 2019. — № 10. — С. 82-88. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860247180766347264 |
|---|---|
| author | Ковальчук, І.А. Пилипенко, І.В. Корнілович, Б.Ю. Бащак, О.Є. |
| author_facet | Ковальчук, І.А. Пилипенко, І.В. Корнілович, Б.Ю. Бащак, О.Є. |
| citation_txt | Сорбційне очищення мінералізованих підземних вод від сполук урану з використанням піларованих глин / І.А. Ковальчук, І.В. Пилипенко, Б.Ю. Корнілович, О.Є. Бащак // Доповіді Національної академії наук України. — 2019. — № 10. — С. 82-88. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Доповіді НАН України |
| description | Досліджено закономірності сорбційного вилучення сполук урану(VI) з мінералізованих підземних вод. Встановлено, що синтезовані зразки пілар-глин мають значно кращі сорбційні властивості щодо вилучення урану
з мінералізованих розчинів порівняно з природними глинами. Показано, що у мінералізованих водах уран(VI)
знаходиться переважно в аніонній формі, а саме у вигляді карбонатних комплексів, які більш селективно вилучаються зразками пілар-бентоніту. За ефективністю вилучення аніонних форм урану з мінералізованих
вод пілар-бентоніти можна розмістити в ряд Ti > Fe > Zr > Al.
Исследованы закономерности сорбционного извлечения соединений урана(VI) из минерализованных
подземных вод. Установлено, что синтезированные образцы пилар-глин имеют значительно лучшие сорбционные свойства по извлечению урана из минерализованных растворов по сравнению с природными
глинами. Показано, что в минерализованных водах уран(VI) находится преимущественно в анионной
форме, а именно в виде карбонатных комплексов, которые более селективно извлекаются образцами пилар-бентонита. По эффективности извлечения анионных форм урана из минерализованных вод пилар-бентониты можно разместить в ряд Ti> Fe> Zr> Al.
The removal of uranium (VI) from mineralized groundwaters by the adsorption onto pillared-bentonites is
investigated. Various complexes of U(VI) in mineralized waters are examined. It has been shown that, in mineralized
groundwaters, anionic carbonate complexes of U(VI) are selectively removed by samples of pillaredbentonite.
Adsorption isotherms are obtained at pH 7.2 and an uranium concentration of 10—100 mg/l. The
order of extracting anionic forms of uranium by pillared-bentonites is Ti > Fe > Zr> Al indicating that the
Ti-pillared-bentonite form is the most effective in the removal of U(VI) from mineralized groundwaters. The
uranium sorption data are fitted by the Langmuir and Freundlich equilibrium models to obtain the characteristic
parameters of each model. According to the evaluation using the Langmuir model, the maximum sorption
capacity of uranium (VI) ions onto Ti-pillared-bentonite is 36.57 mg/g under the ratio of solid to liquid
500 in 1 h. The results suggest that pillared-bentonites are suitable materials for the preconcentration and
solidification of uranium (VI) species from mineralized groundwaters.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:38:02Z |
| format | Article |
| fulltext |
82 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2019. № 10: 82—88
Селективне видалення сполук урану з мінералізованих підземних вод становить істотні
труднощі у зв’язку із знаходженням основної розчинної форми U(VI) у виг ляді карбонат-
них комплексів, які погано сорбуються звичайними сорбентами [1]. У відновних умовах, що
характерні для підземних вод уран може існувати в стані як U(VI) , так і U(IV) , причому
сполуки останнього мають значно нижчу розчинність і звичайно утворюють тверду фазу
[2]. Водночас сполуки урану (VI) мають значно більшу розчинність і превалюють у рідкій
фазі, особливо на тлі високого солевмісту та високої концентрації іонів-комплексоутворю-
вачів [3, 4]. Такі умови існують у підземних водах поблизу місць зберігання відходів збага-
чення та переробки ура нових руд, де поруч з карбонат-іонами в значних кількостях можуть
міститися і сульфат-іони, що потрапляють у води в результаті застосування в гідрометалур-
гійних процесах кислотного вилуговування [5]. При цьому сумарний вміст сполук урану
може становити до декількох міліграм на літр, а в деяких випадках сягати 10—20 мг/л [6].
Серед неорганічних сорбентів, що використовуються для очищення забруднених вод
від техногенних та природних радіонуклідів широкого застосування набули сорбенти на
основі природних силікатів — цеолітів та глин. Однак такі сорбенти мають переважно ка-
тіонообмінні властивості і малу аніонообмінну здатність, що робить їх неефективними
для вилучення негативно заряджених комплексів з мінералізованих урановмісних вод.
© І.А. Ковальчук, І.В. Пилипенко, Б.Ю. Корнілович, О.Є. Бащак, 2019
https://doi.org/10.15407/dopovidi2019.10.082
УДК 628.31: 546.791
І.А. Ковальчук1, І.В. Пилипенко2,
Б.Ю. Корнілович2, О.Є. Бащак1
1 Iнститут сорбцiї та проблем ендоекологiї НАН України, Київ
2 НТУ України “Київський полiтехнiчний інститут ім. Ігоря Сікорського”
E-mail: kowalchukiryna@gmail.com
Сорбційне очищення мінералізованих підземних вод
від сполук урану з використанням піларованих глин
Представлено членом-кореспондентом НАН України Б.Ю. Корніловичем
Досліджено закономірності сорбційного вилучення сполук урану(VI) з мінералізованих підземних вод. Вста-
новлено, що синтезовані зразки пілар-глин мають значно кращі сорбційні властивості щодо вилучення урану
з мінералізованих розчинів порівняно з природними глинами. Показано, що у мінералізованих водах уран(VI)
знаходиться переважно в аніонній формі, а саме у вигляді карбонатних комплексів, які більш селективно ви-
лучаються зразками пілар-бентоніту. За ефективністю вилучення аніонних форм урану з мінералізованих
вод пілар-бентоніти можна розмістити в ряд Ti > Fe > Zr > Al.
Ключові слова: мінералізовані пiдземнi води, уран, сорбція, пілар-глини.
83ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2019. № 10
Сорбційне очищення мінералізованих підземних вод від сполук урану з використанням піларованих глин
Пер спективним є використання з цією метою так званих піла рованих (стовпчастих)
глин, у міжшаровий простір яких інтеркальовано великі поліядерні та гетерополіядер-
ні комплексні іони металів: 7
13 14 24 2 12[Al O (OH) (H O) ] + , (3 4 ª )
2[Al Zr (OH) (H O) ] x y z
x y z n
+ +,
(4 2 )
2[Ti O (OH) Cl (H O) ] x y z n
x y z n m
− − − +
та ін., які мо жуть бути селективними сорбційними
центрами для зв’язування аніонних форм важких металів та актиноїдів [7—9]. Тому вив-
чення особливостей процесів сорбції сполук урану з мінералізованих підземних вод з ви-
користанням піларованих глин є безперечно актуальним і складає предмет цієї роботи.
Як об’єкт дослідження була взята бентонітова глина Черкаського родовища, ос новним
мінералом якої є шаруватий силікат монтморилоніт із загальною структурною формулою
0,12 0,03 0,03 0,18 1,39 0,13 0,44 1,96 3,88 0,12 4,0 10 2 2(Ca Na K ) (Al Mg Fe ) (Si Al ) O (OH) H On⋅ та катіонною
обмінною ємністю 1,0 ммоль/г. Зразки глини були попередньо очи ще ні від домішок кварцу
та карбонатів седиментаційним методом і переведені в Na-форму.
Синтез Al-, Fe-, Ti- та Zr-піларованих глин здійснювали з використанням розчинів хло-
ридних солей алюмінію ( 3 2AlCl 6H O⋅ ), цирконію ( 2 2ZrOCl 8H O⋅ ), титану ( 4TiCl ) та фе-
руму ( 3 2FeCl 6H O⋅ ) за описаними раніше методиками [7, 8].
Рентгенографічний аналіз вихідного та піларованих зразків проводили з використан-
ням орієнтованих препаратів за допомогою дифрактометра ДРОН-4-07 (2—60 2, CuK-
випромінювання). Розмір агрегатів у зразках глин та величини -потенціалу визначали за
допомогою приладу Zetasizer Nano ZS Malvern Instrument з використанням рівнянь Смолу-
ховського та Онзагера—Хюккеля.
Для вивчення процесів сорбції використовували розчини, склад яких за основ ни ми
аніонними компонентами відповідав складу підземних мінералізованих вод бі ля сховища
рідких відходів переробки уранових руд Східного гірничо-збагачувального комбінату
(м. Жовті Води, Україна): 3HCO− — 450, Cl− — 180, 2
4SO − — 2830, 3NO− — 130 мг/дм3 [10].
Вихідні розчини готували на основі відповідних натрієвих солей, загальний солевміст ста-
новив — 5200 мг/дм3, рН 7,2. Розчини, що містили іони U(VI), готували із сульфату урані-
лу ( 2 4 2UO SO 3H O⋅ ).
Попередні експерименти з вивчення кінетики процесів сорбції урану (VI) з мі не ра-
лізованих вод на зразках піларованого монтморилоніту, що проводили з ви хід ною концен-
трацією металів 100 мкмоль/дм3, показали встановлення адсорбційної рівноваги в системі
протягом декількох хвилин. Тому тривалість подальших сорбційних експериментів стано-
вила 1 год за умов постійного струшування розчинів, наважка адсорбенту — 0,1 г, об’єм роз-
чину — 0,05 дм3. Вміст урану (VI) в розчи нах після сорбції визначали спектрофотометрич-
ним методом на спектрофотометрі UNICO-UV 2100 з використанням реагенту Арсеназо III.
Для постановки експериментів з метою визначення сорбції з багатокомпонентних за
складом вод, якими є мінералізовані урановмісні підземні води, необхідним є аналіз усіх
існуючих у розчині форм урану. В природних водних системах основ ними твердими фаза-
ми урану (VI) є малорозчинні гідрати 3 2UO H O⋅ чи 2 2UO (OH) (lgKsp –20,34 –23,5)
[11, 12] та карбонат UO2CO3 (lgKsp –13,21 –14,26) [3]. Розподіл форм урану (VI) визна-
чали за допомогою програмного забезпечення Medusa, що широко використовується в ана-
літичній та геохімічній практиці [13]. Концентрація U(VI) в розрахунках була прийнята
0,4 мг/дм3, що відповідає такій у реальних підземних водах поблизу хвостосховища ура но-
вих відходів [10]. Для розчинів з іонною силою 0,01 М ( NaCl ) основними формами урану є
84 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2019. № 10
І.А. Ковальчук, І.В. Пилипенко, Б.Ю. Корнілович, О.Є. Бащак
іон уранілу 2
2UO + у кислій області та гідратні комплекси 2UO (OH)+ , 2 3 5(UO ) (OH)+ , а
також малорозчинні 2 2 2UO (OH) H O⋅ , 2 2 7Na U O в нейтральній та лужній області (рис. 1,
а). Для мінералізованих вод, характерною рисою яких є підвищена концентрація сульфат-
іонів, спостерігається зв’язування практично всього урану в сульфатні комплекси 2 4UO SO
та 2
2 4 2UO (SO ) − у кислій області, а також в карбонатні комплекси 2 3UO CO , 2
2 3 2UO (CO ) −
та 4
2 3 3UO (CO ) − у нейтральній та лужній області (див. рис. 1, б).
За даними рентгенографічного аналізу для піларованих зразків встановлено зсув ба-
зального рефлексу в бік менших кутів від 1,26 нм для вихідного бентоніту до 1,37—1,40 нм
для Ті- і Fe-зразків і до 1,80 нм для Al- i Zr-зразків, що свідчить про розсування структурних
алюмосилікатних пакетів та фіксацію великих за розміром полігідроксокомплексів металів
у міжшаровому просторі мінералу.
Вимірювання електрокінетичних властивостей частинок у дисперсіях піларо ваних
глин показали значні відмінності в характері кривих залежності -потен ціалу від рН се-
редовища (рис. 2). Для вихідного бентоніту величини -потенціалу мають негативні зна-
чення в кислому та нейтральному середовищах, що визначаються розвиненим подвійним
електричним шаром обмінних катіонів біля негативно заряджених за рахунок нестехіо-
метричного ізоморфізму базальних поверхонь плоских частинок мінералу. Внаслідок малої
частки площі поверхні бічних граней (декілька відсотків від загальної площі [14]) їх роль у
формуванні -потен ціалу є незначною.
Для пілар-глин при рН 5,2—5,4 спостерігається зміна знаку -потенціалу. Така пове-
дінка обумовлена можливим проявом дії двох факторів. З одного боку, це надеквівалентна
сорбція позитивно заряджених комплексних іонів на базальних поверхнях частинок. З ін-
шого боку, це стискання подвійного електричного шару внас лідок більш щільного розмі-
щення комплексних іонів біля поверхні порівняно з обмінними Na-іонами у вихідних зраз-
ках і підвищення, при формуванні загального -потенціалу, ролі бічних граней. Хімічна при-
Рис. 1. Розподіл форм урану(VI) в чистих водних розчинах (а) та в мінералізованих водах (б)
85ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2019. № 10
Сорбційне очищення мінералізованих підземних вод від сполук урану з використанням піларованих глин
рода останніх визначається наявніс тю на них активних центрів Si OH≡ − і Al OH= − , що
утворюються по так званих “розірваних” зв’язках Si O Si≡ − − ≡ i Al O Al= − − = в тетрае-
дричних і октаедричних сітках структурних пакетів мінералу. Точка їх нульового заряду
становить за визначенням різними методами від 4,0 до 5,3 [15], що близько до одержаних
нами значень для пілар-глин.
Розмір агрегатів частинок у дисперсіях також значно відрізняється для різних зразків і
змінюється від 570—640 нм для вихідного бентоніту та його Al-фор ми до 1900—2250 нм для
Zr-, Fe-, Ti-зразків.
Результати сорбційних екс пе риментів свідчать про практич но відсутність сорбції на ви-
хідному бентоніті нейтральних або негативно заряджених карбонатних комплексів урану,
що превалюють в мінералізованих підземних водах (рис. 3). Вод ночас для всіх пілар-глин
характерні достатньо високі значення
величин сорбції аніонних комплек-
сів. Результати обрахунків коефі ці єн-
тів емпіричних рівнянь Фрейнд лі ха
та Ленгмюра наведені в таблиці.
За рівнем сорбційнійної здат-
ності зразки утворюють ряд Ti >
>Fe > Zr > Al. Сорбція комплек-
сів урану при цьому відбувається,
перш за все, за рахунок обміну гід-
роксил-іонів, сорбованих у міжша-
ровому просторі мінералу полігідро-
ксокомплексів металів:
Рис. 2. Залежність -потенціалу вихідного бен-
тоні ту (1) та його Al-форми (2) від рН середо-
вища
Рис. 3. Ізотерми сорбції урану(VI) з мінералізо-
ваних вод на зразках піларованого монтморило-
ніту Ti, Fe, Zr, Al, Na-MMT
Коефіцієнти рівнянь Фрейндліха та Ленгмюра для ізотерм
сорбції сполук урану(VI) з мінералізованих вод
Зразок
За Ленгмюром За Фрейндліхом
Amax,
мг/г
KL,
дм3/мг
R2 KF 1/n R2
Ti-PILC 36,57 0,169 0,984 8,057 2,50 0,946
Fe-PILC 25,85 0,028 0,989 1,667 1,78 0,998
Zr-PILC 20,50 0,021 0,992 0,957 1,65 0,994
Al-PILC 8,23 0,014 0,979 0,300 1,63 0,989
Na-MMT 1,11 0,008 0,866 0,001 0,72 0,977
86 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2019. № 10
І.А. Ковальчук, І.В. Пилипенко, Б.Ю. Корнілович, О.Є. Бащак
2
2 4 2 2 2 4 2M (OH) UO (SO ) M (OH) UO (SO ) 2OHn n
− −
−− + → − + , (1)
2
2 3 2 2 2 3 2M (OH) UO (CO ) M (OH) UO (CO ) 2OHn n
− −
−− + → − + . (2)
Водночас поверхневі Si OH≡ − групи на бічних гранях мають більш кислий характер і
тому переважно можуть селективно сорбувати позитивно заряджені іони уранілу 2
2UO + .
Отже, сорбенти на основі пілар-глин на відміну від вихідних зразків Na-бентоніту виявля-
ють високу селективність по відношенню як до катіонних, так і до аніонних форм урану.
ЦИТОВАНА ЛIТЕРАТУРА
1. Корнілович Б.Ю., Сорокін О.Г., Павленко В.М., Кошик Ю.Й. Природоохоронні технології в уранови-
добувній та переробній промисловості. Київ: Норма, 2011. 156 с.
2. Torrero M.E., Casas I., Pablo J., Sandino M.C.A., Grambow B. A comparison between unirradiated UO2(s)
and schoepite solubilities in 1 NaCl medium. Radiochim. Acta. 1994. 66/67. Р. 29—35.
3.Kramer-Schnabel U., Bischoff H., Xi R.H., Marx G. Solubility products and complex formation equilibria
in the systems uranyl hydroxide and uranyl carbonate at 25 °C and I = 0.1 M. Radiochim. Acta. 1992. 56.
Р. 183—188.
4.Meinrath G. , Kato Y., Kimura T., Yoshida Z. Solid-aqueous phase equilibria of uranium (VI) under ambient
conditions. Radiochim. Acta. 1996. 25. Р. 159—167.
5.Shi Y., He J., Yang X., Zhou W., Wang J., Li X. Sorption of U(VI) onto natural soil and different mineral
compositions: The batch method and spectroscopy analysis. J. Environ. Radioactivity. 2019. 203. P. 163—171.
https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2019.03.011
6.Langmuir D. Aqueous environmental geochemistry. Prentice Hall: Upper Saddle River, 1997. 600 p.
7.Пилипенко I.В., Ковальчук I.А., Корнiлович Б.Ю. Сорбцiя iонiв урану та хрому Zr/Al-пiлардованим
монтморилонiтом. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2014. № 9. C. 97—102. https://doi.org/10.15407/dopovidi
2014.09.097
8.Пилипенко I.В., Ковальчук I.А., Корнiлович Б.Ю. Синтез і сорбційні властивості монтморилоніту, ін-
теркальованого полігідроксокомплексами алюмінію і титану. Хімія, фізика та технологія поверхні.
2015. 6, № 3. С. 336—342. https://doi.org/10.15407/hftp06.03.336
9.Mnasri-Ghnimi S., Frini-Srasra N. Removal of heavy metals from aqueous solutions by adsorption using
single and mixed pillared clays. Appl. Clay Sci. 2019. 179. P. 1—17. https://doi.org/10.1016/j.clay.
2019.105151
10.Kornilovych B., Wireman M., Ubaldini S., Guglietta D., Koshik Yu., Caruso B., Kovalchuk I. Uranium
removal from groundwater by permeable reactive barrier with zero-valent iron and organic carbon mixtures:
laboratory and field studies. Metals. 2018. 8, Iss. 6. 408. 15 p. https://doi.org/10.3390/met8060408
11.Fujiwara K., Yamana H., Fujii T., Kawamoto K., Sasaki T., Moriyama H. Solubility product of hexavalent
uranium hydrous oxide. J. Nucl. Sci. Technol. 2005. 42, № 3. P. 289–294.
12.Altmaier M., Yalçıntas E., Gaona X., Neck V., Müller R., Schlieker M., Fanghänel T. Solubility of U(VI) in
chloride solutions. I. The stable oxides/hydroxides in NaCl systems, solubility products, hydrolysis constants
and SIT coefficients. J. Chem. Thermodyn. 2017. 114. P. 2—13. https://doi.org/10.1016/j.jct.2017.05.039
13.Puigdomènech I., Colas E., Glive M., Campos I., Garcia D. A tool to draw chemical equilibrium diagrams
using SIT: Applications to geochemical systems and radionuclide solubility. MRS Online Proceedings Library
Archive. 2014. 1665. P. 111—116. https://doi.org/10.1557/opl.2014.635
14.Tombacz E., Szekeres M. Surface charge heterogeneity of kaolinite in aqueous suspension in comparison with
montmorillonite. Appl. Clay Sci. 2006. 34. P. 105—124. https://doi.org/10.1016/j.clay.2006.05.009
15.Pecini E.M., Avena M.J. Measuring the isoelectric point of the edges of clay mineral particles: The case of
montmorillonite. Langmuir. 2013. 29. P. 14926—14934. https://doi.org/10.1021/la403384g
Надійшло до редакції 11.07.2019
87ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2019. № 10
Сорбційне очищення мінералізованих підземних вод від сполук урану з використанням піларованих глин
REFERENCES
Kornilovych, B. Yu., Sorokin, O. G., Pavlenko, V. M. & Koshyk, Yu. I. (2011). Environmental protection
technologies in uranium mining and processing industries. Kyiv: Norma (in Ukrainian).
2.Torrero, M. E., Casas, I., Pablo, J., Sandino, M. C. A. & Grambow, B. (1994). A comparison between unirradiated
UO2(s) and schoepite solubilities in 1 M NaCl medium. Radiochim. Acta, 66/67, pp. 29-35.
3.Kramer-Schnabel, U., Bischoff, H., Xi, R. H. & Marx, G. (1992). Solubility products and complex formation
equilibria in the systems uranyl hydroxide and uranyl carbonate at 25 °C and I = 0.1 M. Radiochim. Acta, 56,
pp. 183-188.
4. Meinrath, G., Kato, Y., Kimura, T. & Yoshida, Z. (1996). Solid-aqueous phase equilibria of uranium (VI)
under ambient conditions. Radiochim. Acta, 25, pp. 159-167.
5. Shi, Y., He, J., Yang, X., Zhou, W., Wang, J. & Li, X. (2019). Sorption of U(VI) onto natural soil and different
mineral compositions: The batch method and spectroscopy analysis. J. Environ. Radioactivity, 203, pp. 163-
171. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2019.03.011
6. Langmuir, D. (1997). Aqueous environmental geochemistry. Prentice Hall: Upper Saddle River.
7. Pylypenko, I. V., Kovalchuk, I. A. & Kornilovych, B. Yu. (2014). Sorption of uranium and chromium ions on
Zr/Al-pillared montmorillonite. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., No. 9, pp. 97-102 (in Ukrainian). https://doi.
org/10.15407/dopovidi2014.09.097
8. Pylypenko, I. V., Kovalchuk, I. A. & Kornilovych, B. Yu. (2015). Synthesis and sorption properties of Ti- and
Tі/Al-pillared montmorillonite. Khimia, fizyka ta tekhnologia poverkhni, 6, No. 3, pp. 336-342 (in Ukrai-
nian). https://doi.org/10.15407/hftp06.03.336
9.Mnasri-Ghnimi, S. & Frini-Srasra, N. (2019). Removal of heavy metals from aqueous solutions by adsorp-
tion using single and mixed pillared clays. Appl. Clay Sci., 179, pp. 1-17. https://doi.org/10.1016/j.clay.
2019.105151
10.Kornilovych, B., Wireman, M., Ubaldini, S., Guglietta, D., Koshik, Yu., Caruso, B. & Kovalchuk, I. (2018).
Uranium removal from groundwater by permeable reactive barrier with zero-valent iron and organic carbon
mixtures: laboratory and field studies. Metals, 8, Iss. 6, 408, 15 p. https://doi.org/10.3390/met8060408
11.Fujiwara, K., Yamana, H., Fujii, T., Kawamoto, K., Sasaki, T. & Moriyama, H. (2005). Solubility product of
hexavalent uranium hydrous oxide. J. Nucl. Sci. Technol., 42, No. 3, pp. 289-294.
12.Altmaier, M., Yalçıntas, E., Gaona, X., Neck, V., Müller, R., Schlieker, M. & Fanghänel, T. (2017). Solubility of
U(VI) in chloride solutions. I. The stable oxides/hydroxides in NaCl systems, solubility products, hydrolysis
constants and SIT coefficients. J. Chem. Thermodyn., 114, pp. 2-13. https://doi.org/10.1016/j.
jct.2017.05.039
13.Puigdomènech, I., Colas, E., Glive, M., Campos, I. & Garcia, D. (2014). A tool to draw chemical equilibrium
diagrams using SIT: Applications to geochemical systems and radionuclide solubility. MRS Online Pro-
ceedings Library Archive, 1665, pp. 111-116. https://doi.org/10.1557/opl.2014.635
14. Tombacz, E. & Szekeres, M. (2006). Surface charge heterogeneity of kaolinite in aqueous suspension in com-
parison with montmorillonite. Appl. Clay Sci., 34, pp. 105-124. https://doi.org/10.1016/j.clay.2006.05.009
15. Pecini, E.M. & Avena, M.J. (2013). Measuring the isoelectric point of the edges of clay mineral particles: The
case of montmorillonite. Langmuir, 2013, 29, pp. 14926-14934. https://doi.org/10.1021/la403384g
Received 11.07.2019
И.А. Ковальчук1, И.В. Пилипенко2, Б.Ю. Корнилович2, А.Е. Бащак1
1 Институт сорбции и проблем эндоэкологии НАН Украины, Киев
2 НТУ “Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского”
E-mail: kowalchukiryna@gmail.com
СОРБЦИОННАЯ ОЧИСТКА МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ
ПОДЗЕМНЫХ ВОД ОТ СОЕДИНЕНИЙ УРАНА
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПИЛАРИРОВАННЫХ ГЛИН
Исследованы закономерности сорбционного извлечения соединений урана(VI) из минерализованных
подземных вод. Установлено, что синтезированные образцы пилар-глин имеют значительно лучшие сорб-
ционные свойства по извлечению урана из минерализованных растворов по сравнению с природными
88 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2019. № 10
І.А. Ковальчук, І.В. Пилипенко, Б.Ю. Корнілович, О.Є. Бащак
глинами. Показано, что в минерализованных водах уран(VI) находится преимущественно в анионной
форме, а именно в виде карбонатных комплексов, которые более селективно извлекаются образцами пи-
лар-бентонита. По эффективности извлечения анионных форм урана из минерализованных вод пилар-
бентониты можно разместить в ряд Ti> Fe> Zr> Al.
Ключевые слова: минерализованные подземные воды, уран, сорбция, пилар-глины.
I.A. Kovalchuk1, I.V. Pylypenko2, B.Yu. Kornilovych2, O.E. Bashchak1
1 Institute for Sorption and Problems of Endoecology of the NAS of Ukraine, Kyiv
2 National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”
E-mail: kowalchukiryna@gmail.com
SORPTION PURIFICATION OF MINERALIZED GROUNDWATERS
FROM URANIUM COMPOUNDS BY PILLARED CLAYS
The removal of uranium (VI) from mineralized groundwaters by the adsorption onto pillared-bentonites is
investigated. Various complexes of U(VI) in mineralized waters are examined. It has been shown that, in mi-
neralized groundwaters, anionic carbonate complexes of U(VI) are selectively removed by samples of pillared-
bentonite. Adsorption isotherms are obtained at pH 7.2 and an uranium concentration of 10—100 mg/l. The
order of extracting anionic forms of uranium by pillared-bentonites is Ti > Fe > Zr> Al indicating that the
Ti-pillared-bentonite form is the most effective in the removal of U(VI) from mineralized groundwaters. The
uranium sorption data are fitted by the Langmuir and Freundlich equilibrium models to obtain the charac-
teristic parameters of each model. According to the evaluation using the Langmuir model, the maximum sorp-
tion capacity of uranium (VI) ions onto Ti-pillared-bentonite is 36.57 mg/g under the ratio of solid to liquid
500 in 1 h. The results suggest that pillared-bentonites are suitable materials for the preconcentration and
solidification of uranium (VI) species from mineralized groundwaters.
Keywords: mineralized groundwater, uranium, sorption, pillar-clays.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-162465 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:38:02Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ковальчук, І.А. Пилипенко, І.В. Корнілович, Б.Ю. Бащак, О.Є. 2020-01-09T11:21:14Z 2020-01-09T11:21:14Z 2019 Сорбційне очищення мінералізованих підземних вод від сполук урану з використанням піларованих глин / І.А. Ковальчук, І.В. Пилипенко, Б.Ю. Корнілович, О.Є. Бащак // Доповіді Національної академії наук України. — 2019. — № 10. — С. 82-88. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1025-6415 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2019.10.082 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/162465 628.31: 546.791 Досліджено закономірності сорбційного вилучення сполук урану(VI) з мінералізованих підземних вод. Встановлено, що синтезовані зразки пілар-глин мають значно кращі сорбційні властивості щодо вилучення урану
 з мінералізованих розчинів порівняно з природними глинами. Показано, що у мінералізованих водах уран(VI)
 знаходиться переважно в аніонній формі, а саме у вигляді карбонатних комплексів, які більш селективно вилучаються зразками пілар-бентоніту. За ефективністю вилучення аніонних форм урану з мінералізованих
 вод пілар-бентоніти можна розмістити в ряд Ti > Fe > Zr > Al. Исследованы закономерности сорбционного извлечения соединений урана(VI) из минерализованных
 подземных вод. Установлено, что синтезированные образцы пилар-глин имеют значительно лучшие сорбционные свойства по извлечению урана из минерализованных растворов по сравнению с природными
 глинами. Показано, что в минерализованных водах уран(VI) находится преимущественно в анионной
 форме, а именно в виде карбонатных комплексов, которые более селективно извлекаются образцами пилар-бентонита. По эффективности извлечения анионных форм урана из минерализованных вод пилар-бентониты можно разместить в ряд Ti> Fe> Zr> Al. The removal of uranium (VI) from mineralized groundwaters by the adsorption onto pillared-bentonites is
 investigated. Various complexes of U(VI) in mineralized waters are examined. It has been shown that, in mineralized
 groundwaters, anionic carbonate complexes of U(VI) are selectively removed by samples of pillaredbentonite.
 Adsorption isotherms are obtained at pH 7.2 and an uranium concentration of 10—100 mg/l. The
 order of extracting anionic forms of uranium by pillared-bentonites is Ti > Fe > Zr> Al indicating that the
 Ti-pillared-bentonite form is the most effective in the removal of U(VI) from mineralized groundwaters. The
 uranium sorption data are fitted by the Langmuir and Freundlich equilibrium models to obtain the characteristic
 parameters of each model. According to the evaluation using the Langmuir model, the maximum sorption
 capacity of uranium (VI) ions onto Ti-pillared-bentonite is 36.57 mg/g under the ratio of solid to liquid
 500 in 1 h. The results suggest that pillared-bentonites are suitable materials for the preconcentration and
 solidification of uranium (VI) species from mineralized groundwaters. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Хімія Сорбційне очищення мінералізованих підземних вод від сполук урану з використанням піларованих глин Сорбционная очистка минерализованных подземных вод от соединений урана с использованием пиларированных глин Sorption purification of mine ralized groundwaters from uranium compounds by pillared clays Article published earlier |
| spellingShingle | Сорбційне очищення мінералізованих підземних вод від сполук урану з використанням піларованих глин Ковальчук, І.А. Пилипенко, І.В. Корнілович, Б.Ю. Бащак, О.Є. Хімія |
| title | Сорбційне очищення мінералізованих підземних вод від сполук урану з використанням піларованих глин |
| title_alt | Сорбционная очистка минерализованных подземных вод от соединений урана с использованием пиларированных глин Sorption purification of mine ralized groundwaters from uranium compounds by pillared clays |
| title_full | Сорбційне очищення мінералізованих підземних вод від сполук урану з використанням піларованих глин |
| title_fullStr | Сорбційне очищення мінералізованих підземних вод від сполук урану з використанням піларованих глин |
| title_full_unstemmed | Сорбційне очищення мінералізованих підземних вод від сполук урану з використанням піларованих глин |
| title_short | Сорбційне очищення мінералізованих підземних вод від сполук урану з використанням піларованих глин |
| title_sort | сорбційне очищення мінералізованих підземних вод від сполук урану з використанням піларованих глин |
| topic | Хімія |
| topic_facet | Хімія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/162465 |
| work_keys_str_mv | AT kovalʹčukía sorbcíineočiŝennâmíneralízovanihpídzemnihvodvídspolukuranuzvikoristannâmpílarovanihglin AT pilipenkoív sorbcíineočiŝennâmíneralízovanihpídzemnihvodvídspolukuranuzvikoristannâmpílarovanihglin AT kornílovičbû sorbcíineočiŝennâmíneralízovanihpídzemnihvodvídspolukuranuzvikoristannâmpílarovanihglin AT baŝakoê sorbcíineočiŝennâmíneralízovanihpídzemnihvodvídspolukuranuzvikoristannâmpílarovanihglin AT kovalʹčukía sorbcionnaâočistkamineralizovannyhpodzemnyhvodotsoedineniiuranasispolʹzovaniempilarirovannyhglin AT pilipenkoív sorbcionnaâočistkamineralizovannyhpodzemnyhvodotsoedineniiuranasispolʹzovaniempilarirovannyhglin AT kornílovičbû sorbcionnaâočistkamineralizovannyhpodzemnyhvodotsoedineniiuranasispolʹzovaniempilarirovannyhglin AT baŝakoê sorbcionnaâočistkamineralizovannyhpodzemnyhvodotsoedineniiuranasispolʹzovaniempilarirovannyhglin AT kovalʹčukía sorptionpurificationofmineralizedgroundwatersfromuraniumcompoundsbypillaredclays AT pilipenkoív sorptionpurificationofmineralizedgroundwatersfromuraniumcompoundsbypillaredclays AT kornílovičbû sorptionpurificationofmineralizedgroundwatersfromuraniumcompoundsbypillaredclays AT baŝakoê sorptionpurificationofmineralizedgroundwatersfromuraniumcompoundsbypillaredclays |