Сорбція сполук U(VI) неорганічними композитами, що містять частково розкриті вуглецеві нанотрубки
Unlike ion-exchange resins, inorganic sorbents possess high selectivity towards heavy metal ions and stability against ionizing radiation. However, sorption on these materials is rather slow. Moreover, sorption capacity strongly depends on the solution pH. In order to improve sorption properties of...
Saved in:
| Date: | 2021 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2021
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/575 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543926375153664 |
|---|---|
| author | Perlova, O. V. Ivanova, I. S. Dzyazko, Yu. S. Danilov, M. O. Rusetskii, I. A. Kolbasov, G Ya. |
| author_facet | Perlova, O. V. Ivanova, I. S. Dzyazko, Yu. S. Danilov, M. O. Rusetskii, I. A. Kolbasov, G Ya. |
| author_sort | Perlova, O. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:02:03Z |
| description | Unlike ion-exchange resins, inorganic sorbents possess high selectivity towards heavy metal ions and stability against ionizing radiation. However, sorption on these materials is rather slow. Moreover, sorption capacity strongly depends on the solution pH. In order to improve sorption properties of inorganic ion-exchangers, composites containing advanced carbon materials are obtained. Regularities of sorption of U(VI) compounds from low-concentrated aqueous solutions (up to 0.1 mmol dm–3 of uranium) on hydrated zirconium dioxide and zirconium hydrophosphate are considered. The sorbents were modified with partially unzipped multiwalled carbon nanotubes (PUMWCNTs). Sorption isotherms were obtained and analyzed. They obey Dubinin-Radushkevich model indicating sorption sites, a size of which is comparable with that of ions being sorbed. As found, the sorption mechanism is ion exchange. The effect of the solution pH on the sorption rate of U(VI) ions and capacity of inorganic ion-exchangers and their composites has been considered. Carbon additions increase sorption capacity of zirconium dioxide and zirconium hydrophosphate, when the initial pH of one-component solution is 3–4 and 5–7 respectively. Under these conditions, U(VI)-containing cations are removed from the solution practically completely. The rate of sorption obeys the model of chemical reaction of pseudo-second order, when uranium is removed from one-component solution. PUMWCNTs slow down sorption on zirconium dioxide and accelerate it on zirconium hydrophosphate. The dependence of the pseudo second order equation constants on the pH of U(VI) solutions was analyzed. The reaction of the first order occurs, when the solution contains also Ca2+ and Mg2+ ions. Regeneration was carried out using HNO3 and NaHCO3 solutions: the rate-determining stage of desorption is particle diffusion. It has been shown that one-component ZHP can be regenerated with a NaHCO3 solution practically completely. The most suitable solution for U(VI) desorption from ZHP-PUMWCNTs composite is a 1 M HNO3 solution. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:34:13Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-575 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:15Z |
| publishDate | 2021 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5752022-06-29T10:02:03Z Sorption of U(VI) compounds on inorganic composites containing partially unzipped multiwalled carbon nanotubes Сорбція сполук U(VI) неорганічними композитами, що містять частково розкриті вуглецеві нанотрубки Perlova, O. V. Ivanova, I. S. Dzyazko, Yu. S. Danilov, M. O. Rusetskii, I. A. Kolbasov, G Ya. Uranium(VI) compounds hydrated zirconium dioxide zirconium hydrophosphate partially unzipped multiwalled carbon nanotubes sorption сорбція сполуки урану(VI) гідратований діоксид цирконію гідрофосфат цирконію частково розкриті вуглецеві нанотрубки Unlike ion-exchange resins, inorganic sorbents possess high selectivity towards heavy metal ions and stability against ionizing radiation. However, sorption on these materials is rather slow. Moreover, sorption capacity strongly depends on the solution pH. In order to improve sorption properties of inorganic ion-exchangers, composites containing advanced carbon materials are obtained. Regularities of sorption of U(VI) compounds from low-concentrated aqueous solutions (up to 0.1 mmol dm–3 of uranium) on hydrated zirconium dioxide and zirconium hydrophosphate are considered. The sorbents were modified with partially unzipped multiwalled carbon nanotubes (PUMWCNTs). Sorption isotherms were obtained and analyzed. They obey Dubinin-Radushkevich model indicating sorption sites, a size of which is comparable with that of ions being sorbed. As found, the sorption mechanism is ion exchange. The effect of the solution pH on the sorption rate of U(VI) ions and capacity of inorganic ion-exchangers and their composites has been considered. Carbon additions increase sorption capacity of zirconium dioxide and zirconium hydrophosphate, when the initial pH of one-component solution is 3–4 and 5–7 respectively. Under these conditions, U(VI)-containing cations are removed from the solution practically completely. The rate of sorption obeys the model of chemical reaction of pseudo-second order, when uranium is removed from one-component solution. PUMWCNTs slow down sorption on zirconium dioxide and accelerate it on zirconium hydrophosphate. The dependence of the pseudo second order equation constants on the pH of U(VI) solutions was analyzed. The reaction of the first order occurs, when the solution contains also Ca2+ and Mg2+ ions. Regeneration was carried out using HNO3 and NaHCO3 solutions: the rate-determining stage of desorption is particle diffusion. It has been shown that one-component ZHP can be regenerated with a NaHCO3 solution practically completely. The most suitable solution for U(VI) desorption from ZHP-PUMWCNTs composite is a 1 M HNO3 solution. На відміну від іонообмінних смол, неорганічні сорбенти мають високу селективність відносно іонів важких металів та стійкість до іонізуючих випромінювань. Однак сорбція на цих матеріалах досить повільна. Крім того, їхня сорбційна ємність суттєво залежить від рН розчинів. З метою покращення сорбційних властивостей неорганічних сорбентів одержують композити, що містять вуглецеві матеріали. Встановлено закономірності сорбції сполук урану(VI) з низькоконцентрованих водних розчинів (до 0.1 ммоль дм–3 урану) на гідратованому діоксиді цирконію і гідрофосфаті цирконію, а також на даних сорбентах, модифікованих частково розкритими вуглецевими нанотрубками. Отримано і проаналізовано ізотерми сорбції. Встановлено, що вони описуються моделлю Дубініна-Радушкевича. Запропоновано механізм сорбції (іонний обмін) із зазначенням сорбційних центрів, розмір яких є порівняним з розмірами іонів, що сорбуються. Показано, що при pH розчинів 3–4 добавки вуглецю збільшують сорбційну здатність гідратованого діоксиду цирконію, а при рН 5–7 – гідрофосфату цирконію. За цих умов уранвмісні катіони практично повністю виділяються з однокомпонентних розчинів. Під час вилучення урану з таких розчинів швидкість сорбції підпорядковується кінетичній моделі псевдодругого порядку, причому частково розкриті вуглецеві нанотрубки уповільнюють сорбцію на діоксиді цирконію і прискорюють її на гідрофосфаті цирконію. Проаналізовано залежність констант кінетичного рівняння псевдодругого порядку від рН урановмісних розчинів. Сорбція урану з розчинів, що містять також іони Ca2+ і Mg2+, описується кінетичним рівнянням першого порядку. Регенерація проводилася з використанням розчинів HNO3 і NaHCO3. Встановлено, що швидкість десорбції урану з поверхні досліджених сорбентів лімітується швидкістю внутрішньої дифузії. Показано, що однокомпонентний гідрофосфат цирконію практично повністю регенерується розчином NaHCO3. Найкращим реагентом для десорбції U(VI) з композиту на основі гідрофосфату цирконію є 1 M розчин HNO3. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2021-02-25 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/575 10.15407/hftp12.01.018 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 12 No. 1 (2021): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 18-31 Химия, физика и технология поверхности; Том 12 № 1 (2021): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 18-31 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 12 № 1 (2021): Хімія, фізика та технологія поверхні; 18-31 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp12.01 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/575/581 Copyright (c) 2021 O. V. Perlova, I. S. Ivanova, Yu. S. Dzyazko, M. O. Danilov, I. A. Rusetskii, G Ya. Kolbasov |
| spellingShingle | сорбція сполуки урану(VI) гідратований діоксид цирконію гідрофосфат цирконію частково розкриті вуглецеві нанотрубки Perlova, O. V. Ivanova, I. S. Dzyazko, Yu. S. Danilov, M. O. Rusetskii, I. A. Kolbasov, G Ya. Сорбція сполук U(VI) неорганічними композитами, що містять частково розкриті вуглецеві нанотрубки |
| title | Сорбція сполук U(VI) неорганічними композитами, що містять частково розкриті вуглецеві нанотрубки |
| title_alt | Sorption of U(VI) compounds on inorganic composites containing partially unzipped multiwalled carbon nanotubes |
| title_full | Сорбція сполук U(VI) неорганічними композитами, що містять частково розкриті вуглецеві нанотрубки |
| title_fullStr | Сорбція сполук U(VI) неорганічними композитами, що містять частково розкриті вуглецеві нанотрубки |
| title_full_unstemmed | Сорбція сполук U(VI) неорганічними композитами, що містять частково розкриті вуглецеві нанотрубки |
| title_short | Сорбція сполук U(VI) неорганічними композитами, що містять частково розкриті вуглецеві нанотрубки |
| title_sort | сорбція сполук u(vi) неорганічними композитами, що містять частково розкриті вуглецеві нанотрубки |
| topic | сорбція сполуки урану(VI) гідратований діоксид цирконію гідрофосфат цирконію частково розкриті вуглецеві нанотрубки |
| topic_facet | Uranium(VI) compounds hydrated zirconium dioxide zirconium hydrophosphate partially unzipped multiwalled carbon nanotubes sorption сорбція сполуки урану(VI) гідратований діоксид цирконію гідрофосфат цирконію частково розкриті вуглецеві нанотрубки |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/575 |
| work_keys_str_mv | AT perlovaov sorptionofuvicompoundsoninorganiccompositescontainingpartiallyunzippedmultiwalledcarbonnanotubes AT ivanovais sorptionofuvicompoundsoninorganiccompositescontainingpartiallyunzippedmultiwalledcarbonnanotubes AT dzyazkoyus sorptionofuvicompoundsoninorganiccompositescontainingpartiallyunzippedmultiwalledcarbonnanotubes AT danilovmo sorptionofuvicompoundsoninorganiccompositescontainingpartiallyunzippedmultiwalledcarbonnanotubes AT rusetskiiia sorptionofuvicompoundsoninorganiccompositescontainingpartiallyunzippedmultiwalledcarbonnanotubes AT kolbasovgya sorptionofuvicompoundsoninorganiccompositescontainingpartiallyunzippedmultiwalledcarbonnanotubes AT perlovaov sorbcíâspolukuvineorganíčnimikompozitamiŝomístâtʹčastkovorozkritívuglecevínanotrubki AT ivanovais sorbcíâspolukuvineorganíčnimikompozitamiŝomístâtʹčastkovorozkritívuglecevínanotrubki AT dzyazkoyus sorbcíâspolukuvineorganíčnimikompozitamiŝomístâtʹčastkovorozkritívuglecevínanotrubki AT danilovmo sorbcíâspolukuvineorganíčnimikompozitamiŝomístâtʹčastkovorozkritívuglecevínanotrubki AT rusetskiiia sorbcíâspolukuvineorganíčnimikompozitamiŝomístâtʹčastkovorozkritívuglecevínanotrubki AT kolbasovgya sorbcíâspolukuvineorganíčnimikompozitamiŝomístâtʹčastkovorozkritívuglecevínanotrubki |