Дослідження радіаційної стійкості адсорбентів з використанням радіоактивного джерела 90Sr
Purifying aqueous solutions from radioactive contamination is an extremely relevant scientific topic today. Many organic and inorganic adsorbents can be recommended for the adsorption of heavy metal ions and radionuclides from aqueous solutions, or as carriers for storage and disposal of radioactive...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2024
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/712 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543954927878144 |
|---|---|
| author | Sych, O. Ya. Kilivnik, Yu. M. Pop, M. M. Vasylyeva, H. V. Lazur, V. Yu. Okunev, O. H. |
| author_facet | Sych, O. Ya. Kilivnik, Yu. M. Pop, M. M. Vasylyeva, H. V. Lazur, V. Yu. Okunev, O. H. |
| author_sort | Sych, O. Ya. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-06-19T09:52:01Z |
| description | Purifying aqueous solutions from radioactive contamination is an extremely relevant scientific topic today. Many organic and inorganic adsorbents can be recommended for the adsorption of heavy metal ions and radionuclides from aqueous solutions, or as carriers for storage and disposal of radioactive waste.
Since radionuclides are sources of ionizing radiation, the radiation resistance of the adsorbent is an important characteristic. These studies aim to investigate the titanium silicate behavior and its adsorption properties' changes or their invariability in the field of intense ?-radiation.
Experimental techniques describe the synthesis of titanium silicate adsorbent by sol-gel method and the study of its adsorption capacity toward Ba2+ cations. The adsorption of Ba2+ cations was investigated under batch conditions with neutral pH of the solution. Initial and residual concentrations of Ba2+ cations were controlled by direct complexometric titration with Na-EDTA with Eriochrom Black T as an indicator. The study of the radiation resistance of the adsorbent to high-energy ?-radiation was performed using a 90Sr-90Y ?- - source “Sirius” installed in the Microtron Laboratory of the Uzhhorod National University. The distance from the source to the adsorbent samples was 20 cm. The flux of electrons at this distance was 108 el/cm2?per second. The maximum energy of beta particles was 0.456 MeV for 90Sr and 2.28 MeV for 90Y. The maximum duration of exposure was 21 days, which corresponds to 1310 Gy. Raman spectroscopy of irradiated and nonirradiated samples of TiSi was performed using a Raman spectrometer XploRA PLUS installed in the Center for Collective Use of Scientific Equipment “Laboratory of Experimental and Applied Physics” of Uzhhorod National University.
Results consist of kinetic of Ba2+ adsorption by titanium silicate and irradiated titanium silicate; isotherm of Ba2+ adsorption and Raman spectrum of nonirradiated, irradiated titanium silicate (TiSi) and TiSi after Ba2+ adsorption. Results showed that the value of the maximal adsorption was 140.5±9.2 mg/g (6.55 %) under a confidence level of 95 %. The adsorption values of barium ions by irradiated and non-irradiated titanium silicate coincide. This indicates that the adsorption properties of this adsorbent do not change under the influence of such a radiation dose. The Raman spectra of irradiated and non-irradiated titanium silicate coincide, while they do not identify free radicals, or ionic formations, which would indicate a change in the properties of the adsorbent under the influence of beta radiation. It can be argued that this adsorbent is radiation-resistant to beta-radioactivity, with a radiation dose of 1310 Gy.
The main conclusion of the present work is that the studied sample of titanium silicate is radiation-resistant. It can withstand a radiation dose of 1310 Gy without changing its adsorption properties. Titanium silicate can be used for the adsorption of strontium radionuclides, it can be a carrier for the disposal of radioactive waste. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:14Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-712 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-09-24T17:45:53Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-7122025-06-19T09:52:01Z Investigation of radiation resistance of adsorbents using the 90Sr – source Дослідження радіаційної стійкості адсорбентів з використанням радіоактивного джерела 90Sr Sych, O. Ya. Kilivnik, Yu. M. Pop, M. M. Vasylyeva, H. V. Lazur, V. Yu. Okunev, O. H. adsorbent irradiation titanium silicate adsorption Raman spectroscopy адсорбент опромінення силікат титану Раманівська спектроскопія Purifying aqueous solutions from radioactive contamination is an extremely relevant scientific topic today. Many organic and inorganic adsorbents can be recommended for the adsorption of heavy metal ions and radionuclides from aqueous solutions, or as carriers for storage and disposal of radioactive waste. Since radionuclides are sources of ionizing radiation, the radiation resistance of the adsorbent is an important characteristic. These studies aim to investigate the titanium silicate behavior and its adsorption properties' changes or their invariability in the field of intense ?-radiation. Experimental techniques describe the synthesis of titanium silicate adsorbent by sol-gel method and the study of its adsorption capacity toward Ba2+ cations. The adsorption of Ba2+ cations was investigated under batch conditions with neutral pH of the solution. Initial and residual concentrations of Ba2+ cations were controlled by direct complexometric titration with Na-EDTA with Eriochrom Black T as an indicator. The study of the radiation resistance of the adsorbent to high-energy ?-radiation was performed using a 90Sr-90Y ?- - source “Sirius” installed in the Microtron Laboratory of the Uzhhorod National University. The distance from the source to the adsorbent samples was 20 cm. The flux of electrons at this distance was 108 el/cm2?per second. The maximum energy of beta particles was 0.456 MeV for 90Sr and 2.28 MeV for 90Y. The maximum duration of exposure was 21 days, which corresponds to 1310 Gy. Raman spectroscopy of irradiated and nonirradiated samples of TiSi was performed using a Raman spectrometer XploRA PLUS installed in the Center for Collective Use of Scientific Equipment “Laboratory of Experimental and Applied Physics” of Uzhhorod National University. Results consist of kinetic of Ba2+ adsorption by titanium silicate and irradiated titanium silicate; isotherm of Ba2+ adsorption and Raman spectrum of nonirradiated, irradiated titanium silicate (TiSi) and TiSi after Ba2+ adsorption. Results showed that the value of the maximal adsorption was 140.5±9.2 mg/g (6.55 %) under a confidence level of 95 %. The adsorption values of barium ions by irradiated and non-irradiated titanium silicate coincide. This indicates that the adsorption properties of this adsorbent do not change under the influence of such a radiation dose. The Raman spectra of irradiated and non-irradiated titanium silicate coincide, while they do not identify free radicals, or ionic formations, which would indicate a change in the properties of the adsorbent under the influence of beta radiation. It can be argued that this adsorbent is radiation-resistant to beta-radioactivity, with a radiation dose of 1310 Gy. The main conclusion of the present work is that the studied sample of titanium silicate is radiation-resistant. It can withstand a radiation dose of 1310 Gy without changing its adsorption properties. Titanium silicate can be used for the adsorption of strontium radionuclides, it can be a carrier for the disposal of radioactive waste. Очищення водних розчинів від радіоактивних забруднень є надзвичайно актуальною темою сьогодення. Багато органічних і неорганічних адсорбентів пропонують для адсорбції йонів важких металів, радіонуклідів із водних розчинів, або як носії для захоронення радіоактивних відходів. У такому випадку радіаційна стійкість для адсорбентів є важливою характеристикою. Мета даних досліджень вивчити зміну структурних та адсорбційних властивостей (або незмінність) адсорбентів в полі інтенсивного ?-випромінювання створеного 90Sr. Зокрема, було визначено радіаційну стійкість силікату титану. Експериментальна частина даної роботи складається із опису синтезу адсорбента на основі силікату титану золь-гель методом і досліджень адсорбційної здатності даного матеріалу щодо катіонів Ва2+. Наступна стадія експериментальних досліджень включає в себе дослідження радіаційної стійкості TiSi і Раманівську спектроскопію вихідних зразків адсорбентa, опромінених зразків адсорбенту та зразків після адсорбції катіонів Ва2+. Дослідження радіаційної стійкості відносно високо-енергетичних бета-часток проводили з використанням 90Sr-90Y ?- джерела «Сіріус», встановленого у Мікротронній лабораторії ДВНЗ «УжНУ». Відстань від джерела до зразків адсорбента становила 20 см. Потік електронів на такій відстані був 108 e/см2?с. Максимальна енергія бета-часток стронцію (90Sr) становила 0.456 МеВ, бета-часток ітрію (90Y) 2.28 МеВ. Найдовша тривалість опромінення була 21 добу, що відповідало 1310 Грей. Раманівську спектроскопію досліджуваних зразків адсорбента на основі TiSi проводили з використанням раманівського спектрометра XploRA PLUS у Центрі колективного користування «Лабораторія експериментальної і прикладної фізики» ДВНЗ «УжНУ». Результати показують, що величина максимальної адсорбції катіонів барію адсорбентом на основі силікату титану після опромінення дозою бета-випромінювання 1310 Грей становить 140.5±9.2 мг/г (6.55 %) при довірчому інтервалі 95 %. Величина адсорбції катіонів Ва2+ у таких же самих умовах неопроміненим силікатом титану складає 144 мг/г. Величини адсорбції у межах похибки співпадають. Раманівські спектри опроміненого і неопроміненого силікату титану також є ідентичними, при цьому на них не ідентифікуються вільні радикали або йонні формування, які би свідчили про зміну властивостей поверхні адсорбента під дією дози бета- радіоактивності 1310 Грей. Основний висновок даної роботи є такий, що досліджений зразок адсорбента на основі силікату титану є радіаційно-стійким. Він може витримувати дозу 1310 Грей без зміни адсорбційних властивостей. Силікат титану може бути використаний для вилучення 90Sr із водних розчинів і як носій для 90Sr при захороненні радіоактивних відходів. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2024-02-21 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/712 10.15407/hftp15.01.094 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 15 No. 1 (2024): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 94-101 Химия, физика и технология поверхности; Том 15 № 1 (2024): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 94-101 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 15 № 1 (2024): Хімія, фізика та технологія поверхні; 94-101 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp15.01 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/712/727 Copyright (c) 2024 O. Ya. Sych, Yu. M. Kilivnik, M. M. Pop, H. V. Vasylyeva, V. Yu. Lazur, O. H. Okunev |
| spellingShingle | адсорбент опромінення силікат титану Раманівська спектроскопія Sych, O. Ya. Kilivnik, Yu. M. Pop, M. M. Vasylyeva, H. V. Lazur, V. Yu. Okunev, O. H. Дослідження радіаційної стійкості адсорбентів з використанням радіоактивного джерела 90Sr |
| title | Дослідження радіаційної стійкості адсорбентів з використанням радіоактивного джерела 90Sr |
| title_alt | Investigation of radiation resistance of adsorbents using the 90Sr – source |
| title_full | Дослідження радіаційної стійкості адсорбентів з використанням радіоактивного джерела 90Sr |
| title_fullStr | Дослідження радіаційної стійкості адсорбентів з використанням радіоактивного джерела 90Sr |
| title_full_unstemmed | Дослідження радіаційної стійкості адсорбентів з використанням радіоактивного джерела 90Sr |
| title_short | Дослідження радіаційної стійкості адсорбентів з використанням радіоактивного джерела 90Sr |
| title_sort | дослідження радіаційної стійкості адсорбентів з використанням радіоактивного джерела 90sr |
| topic | адсорбент опромінення силікат титану Раманівська спектроскопія |
| topic_facet | adsorbent irradiation titanium silicate adsorption Raman spectroscopy адсорбент опромінення силікат титану Раманівська спектроскопія |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/712 |
| work_keys_str_mv | AT sychoya investigationofradiationresistanceofadsorbentsusingthe90srsource AT kilivnikyum investigationofradiationresistanceofadsorbentsusingthe90srsource AT popmm investigationofradiationresistanceofadsorbentsusingthe90srsource AT vasylyevahv investigationofradiationresistanceofadsorbentsusingthe90srsource AT lazurvyu investigationofradiationresistanceofadsorbentsusingthe90srsource AT okunevoh investigationofradiationresistanceofadsorbentsusingthe90srsource AT sychoya doslídžennâradíacíjnoístíjkostíadsorbentívzvikoristannâmradíoaktivnogodžerela90sr AT kilivnikyum doslídžennâradíacíjnoístíjkostíadsorbentívzvikoristannâmradíoaktivnogodžerela90sr AT popmm doslídžennâradíacíjnoístíjkostíadsorbentívzvikoristannâmradíoaktivnogodžerela90sr AT vasylyevahv doslídžennâradíacíjnoístíjkostíadsorbentívzvikoristannâmradíoaktivnogodžerela90sr AT lazurvyu doslídžennâradíacíjnoístíjkostíadsorbentívzvikoristannâmradíoaktivnogodžerela90sr AT okunevoh doslídžennâradíacíjnoístíjkostíadsorbentívzvikoristannâmradíoaktivnogodžerela90sr |