Вилучення іонів цезію та стронцію з водних розчинів з використанням геополімерних матеріалів на основі метакаоліну
The aim of presented work was to synthesize geopolymers based on the metakaolin and to determine their adsorption capability in the process of cesium and strontium ions removal from the aqueous solutions. New approaches were proposed for obtaining the two samples of geopolymers in techologically sui...
Gespeichert in:
| Datum: | 2024 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2024
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/713 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543954926829568 |
|---|---|
| author | Tarnovsky, D. V. Fedoryshyn, O. S. Vyshnevskyi, O. A. Romanova, I. V. |
| author_facet | Tarnovsky, D. V. Fedoryshyn, O. S. Vyshnevskyi, O. A. Romanova, I. V. |
| author_sort | Tarnovsky, D. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-06-19T09:52:14Z |
| description | The aim of presented work was to synthesize geopolymers based on the metakaolin and to determine their adsorption capability in the process of cesium and strontium ions removal from the aqueous solutions. New approaches were proposed for obtaining the two samples of geopolymers in techologically suitable forms. Morphology of materials was investigated by means of X-ray fluorescence analysis (XRF), low-temperature nitrogen adsorption/desorption and scanning electron microscopic studies (SEM). As it follow from the data of XRF analysis, SiO2 and Al2O3 oxides found to be the major components in all samples investigated (~ 54–84 wt. %). As was determined by SEM studies, geopolymers consisted from nanosized particles, amorphous geopolymers binder and unreacted kaolin. It has been found that all samples involve the mesopores with approx. 1–40 nm radii. The greatest specific surface area calculated by the Brunauer-Emmet-Teller (BET) method had the sample obtained in the forms of spherical rods (SBET = 88 m2/g) that about 10 times greater than for initial kaolin taken for synthesis. The ion exchange capacities of materials in the process of Cu2+, Cs+ and Sr2+ removal from water solution were determined and it was found that these properties depends on the method of materials obtaining. Data showed that the geopolymers were more effective for removal the desired ions than initial kaolin. The greatest adsorption capacity towards cesium ions was received on the samples obtained in forms of pyramids and was reached 1.75 mmol/g. Experimental data were fitted into the Langmuir models and the main Langmuir constants were calculated. When analysing the data of investigation with comparing the literature data it was noted that geopolymers obtained can be used in adsorption technology for purification of water from radionuclides as technologically suitable sorbents. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:15Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-713 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-09-24T17:45:54Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-7132025-06-19T09:52:14Z Removal of cesium and strontium ions from aqueous solutions using metakaolin based geopolymers Вилучення іонів цезію та стронцію з водних розчинів з використанням геополімерних матеріалів на основі метакаоліну Tarnovsky, D. V. Fedoryshyn, O. S. Vyshnevskyi, O. A. Romanova, I. V. cesium and strontium ions removal metakaolin based geopolymers impact of synthetic route morphology вилучення іонів цезію та стронцію геополімерні матеріали на основі метакаоліну ·вплив методу синтезу морфологія The aim of presented work was to synthesize geopolymers based on the metakaolin and to determine their adsorption capability in the process of cesium and strontium ions removal from the aqueous solutions. New approaches were proposed for obtaining the two samples of geopolymers in techologically suitable forms. Morphology of materials was investigated by means of X-ray fluorescence analysis (XRF), low-temperature nitrogen adsorption/desorption and scanning electron microscopic studies (SEM). As it follow from the data of XRF analysis, SiO2 and Al2O3 oxides found to be the major components in all samples investigated (~ 54–84 wt. %). As was determined by SEM studies, geopolymers consisted from nanosized particles, amorphous geopolymers binder and unreacted kaolin. It has been found that all samples involve the mesopores with approx. 1–40 nm radii. The greatest specific surface area calculated by the Brunauer-Emmet-Teller (BET) method had the sample obtained in the forms of spherical rods (SBET = 88 m2/g) that about 10 times greater than for initial kaolin taken for synthesis. The ion exchange capacities of materials in the process of Cu2+, Cs+ and Sr2+ removal from water solution were determined and it was found that these properties depends on the method of materials obtaining. Data showed that the geopolymers were more effective for removal the desired ions than initial kaolin. The greatest adsorption capacity towards cesium ions was received on the samples obtained in forms of pyramids and was reached 1.75 mmol/g. Experimental data were fitted into the Langmuir models and the main Langmuir constants were calculated. When analysing the data of investigation with comparing the literature data it was noted that geopolymers obtained can be used in adsorption technology for purification of water from radionuclides as technologically suitable sorbents. Метою представленої роботи був синтез геополімерних матеріалів на основі метакаоліну та визначення їхньої адсорбційної здатності у процесах вилучення іонів цезію та стронцію з водних розчинів. Запропоновано нові підходи для одержання двох зразків геополімерів у технологічно придатних формах. Морфологію матеріалів досліджували за допомогою рентгенофлуоресцентного аналізу (РФС), методу низькотемпературної адсорбції/десорбції азоту, скануючої електронної мікроскопії (СЕМ). Як випливає з даних РФС, основними компонентами в усіх досліджуваних зразках виявилися оксиди SiO2 та Al2O3 (~ 54–84 мас. %). Як було встановлено дослідженнями СЕМ, геополімери складаються з нанорозмірних частинок, аморфного геополімерного зв’язуючого і каоліну, що не прореагував. Було встановлено, що всі зразки мають мезопори розміром 1–40 нм. Найбільша питома поверхня, розрахована методом Брунауера-Еммета-Теллера (БЕТ), була виявлена для зразка, отриманого у формі сферичних стрижнів (SBЕТ = 88 м2/г), що приблизно в 10 разів більше, ніж для вихідного каоліну, взятого для синтезу. Визначено іонообмінну здатність матеріалів у процесі видалення іонів Cu2+, Cs+ та Sr2+ з водних розчинів та встановлено, що ці властивості залежать від способу отримання матеріалів. Дані показали, що геополімери більш ефективні для видалення обраних іонів, ніж вихідний каолін. Найбільша адсорбційна ємність щодо іонів цезію була отримана на зразках у формі пірамід, і досягала 1.75 ммоль/г. Для обробки експериментальних даних була використана теоретична модель Ленгмюра та розраховані основні константи Ленгмюра. Аналізуючи дані досліджень із порівнянням з літературними даними, відзначено, що отримані геополімери можуть бути використані в адсорбційній технології для очищення води від радіонуклідів як технологічно придатні сорбенти. 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/713 10.15407/hftp15.01.102 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 15 No. 1 (2024): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 102-109 Химия, физика и технология поверхности; Том 15 № 1 (2024): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 102-109 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 15 № 1 (2024): Хімія, фізика та технологія поверхні; 102-109 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp15.01 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/713/728 Copyright (c) 2024 D. V. Tarnovsky, O. S. Fedoryshyn, O. A. Vyshnevskyi, I. V. Romanova |
| spellingShingle | вилучення іонів цезію та стронцію геополімерні матеріали на основі метакаоліну ·вплив методу синтезу морфологія Tarnovsky, D. V. Fedoryshyn, O. S. Vyshnevskyi, O. A. Romanova, I. V. Вилучення іонів цезію та стронцію з водних розчинів з використанням геополімерних матеріалів на основі метакаоліну |
| title | Вилучення іонів цезію та стронцію з водних розчинів з використанням геополімерних матеріалів на основі метакаоліну |
| title_alt | Removal of cesium and strontium ions from aqueous solutions using metakaolin based geopolymers |
| title_full | Вилучення іонів цезію та стронцію з водних розчинів з використанням геополімерних матеріалів на основі метакаоліну |
| title_fullStr | Вилучення іонів цезію та стронцію з водних розчинів з використанням геополімерних матеріалів на основі метакаоліну |
| title_full_unstemmed | Вилучення іонів цезію та стронцію з водних розчинів з використанням геополімерних матеріалів на основі метакаоліну |
| title_short | Вилучення іонів цезію та стронцію з водних розчинів з використанням геополімерних матеріалів на основі метакаоліну |
| title_sort | вилучення іонів цезію та стронцію з водних розчинів з використанням геополімерних матеріалів на основі метакаоліну |
| topic | вилучення іонів цезію та стронцію геополімерні матеріали на основі метакаоліну ·вплив методу синтезу морфологія |
| topic_facet | cesium and strontium ions removal metakaolin based geopolymers impact of synthetic route morphology вилучення іонів цезію та стронцію геополімерні матеріали на основі метакаоліну ·вплив методу синтезу морфологія |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/713 |
| work_keys_str_mv | AT tarnovskydv removalofcesiumandstrontiumionsfromaqueoussolutionsusingmetakaolinbasedgeopolymers AT fedoryshynos removalofcesiumandstrontiumionsfromaqueoussolutionsusingmetakaolinbasedgeopolymers AT vyshnevskyioa removalofcesiumandstrontiumionsfromaqueoussolutionsusingmetakaolinbasedgeopolymers AT romanovaiv removalofcesiumandstrontiumionsfromaqueoussolutionsusingmetakaolinbasedgeopolymers AT tarnovskydv vilučennâíonívcezíûtastroncíûzvodnihrozčinívzvikoristannâmgeopolímernihmateríalívnaosnovímetakaolínu AT fedoryshynos vilučennâíonívcezíûtastroncíûzvodnihrozčinívzvikoristannâmgeopolímernihmateríalívnaosnovímetakaolínu AT vyshnevskyioa vilučennâíonívcezíûtastroncíûzvodnihrozčinívzvikoristannâmgeopolímernihmateríalívnaosnovímetakaolínu AT romanovaiv vilučennâíonívcezíûtastroncíûzvodnihrozčinívzvikoristannâmgeopolímernihmateríalívnaosnovímetakaolínu |