Модифікування лігноцелюлозних комплексів сполуками фероціаніду міді: вплив розміру кластерів на селективність сорбції радіоцезію
Показано можливiсть отримання нових комбiнованих сорбентiв лiгноцелюлозно-неорганiчого типу на основi лiгноцелюлозного комплексу з абрикосових кiсточок та фероцiанiду мiдi. Встановлено залежнiсть мiж концентрацiєю модифiкатора у вихiдному розчинi, вмiстом в отриманих сорбентах та розмiром його агл...
Збережено в:
| Дата: | 2014 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2014
|
| Назва видання: | Доповіді НАН України |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/88560 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Модифікування лігноцелюлозних комплексів сполуками фероціаніду міді: вплив розміру кластерів на селективність сорбції радіоцезію / В.В. Галиш, В.В. Мiлютiн, О.Ю. Чунiхiн, М.Т. Картель // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 11. — С. 121-126. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-88560 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-885602015-11-17T03:02:14Z Модифікування лігноцелюлозних комплексів сполуками фероціаніду міді: вплив розміру кластерів на селективність сорбції радіоцезію Галиш, В.В. Мілютін, В.В. Чуніхін, О.Ю. Картель, М.Т. Хімія Показано можливiсть отримання нових комбiнованих сорбентiв лiгноцелюлозно-неорганiчого типу на основi лiгноцелюлозного комплексу з абрикосових кiсточок та фероцiанiду мiдi. Встановлено залежнiсть мiж концентрацiєю модифiкатора у вихiдному розчинi, вмiстом в отриманих сорбентах та розмiром його агломератiв, а також сорбцiйною здатнiстю щодо ¹³⁷Cs. Визначено, що збiльшення концентрацiї фероцiанiду мiдi спричинює пiдвищення вмiсту неорганiчної складової в об’ємi носiя та сорбцiйних властивостей отриманих комбiнованих матерiалiв щодо радiоцезiю, однак питомi показники сорбцiйної здатностi при цьому iстотно зменшуються. Максимальними значеннями ефективностi вилучення ¹³⁷Cs (94%) i коефiцiєнта розподiлення (7000 мл/г) характеризуються зразки сорбенту з вмiстом фероцiанiдної фази в об’ємi носiя 4,5%, проте максимальна ефективнiсть використання маси модифiкатора при сорбцiї радiонуклiда вiдповiдає зразкам лiгноцелюлозно-неорганiчних матерiалiв з вмiстом фероцiанiду мiдi на рiвнi 2–2,5%. Показана возможность получения новых комбинированных сорбентов лигноцеллюлозно-неорганического типа на основе лигноцеллюлозного комплекса, полученного из абрикосовых косточек, и ферроцианида меди. Установлена зависимость между концентрацией модификатора в исходном растворе, содержанием в полученных комбинированных сорбентах и размером его агломератов, а также сорбционной способностью по отношению к ¹³⁷Cs. Определено, что увеличение концентрации ферроцианида меди приводит к повышению содержания неорганической составляющей в объеме носителя и сорбционных свойств полученных комбинированных материалов по отношению к радиоцезию, однако удельные показатели сорбционной способности при этом существенно уменьшаются. Максимальными значениями эффективности извлечения ¹³⁷Cs (94%) и коэффициента распределения (7000 мл/г) характеризуются образцы сорбента с содержанием ферроцианидной фазы в объеме носителя 4,5%, однако максимальная эффективность использования массы модификатора при сорбции радионуклида соответствует образцам лигноцеллюлозно-неорганических материалов с содержанием ферроцианида меди на уровне 2–2,5%. The possibility to obtain new combined sorbents of the lignocellulose-inorganic type based on a lignocellulose complex, obtained from apricot stones, and copper ferrocyanide is shown. The dependence between the modifier concentration in the initial solution, its content in obtained combined sorbents, the size of its agglomerates, and the sorption capacity with respect to ¹³⁷Cs is determined. It is determined that increasing the concentration of copper ferrocyanide increases the content of the inorganic component in the carrier volume and increases the sorption properties of the obtained combined materials with respect to radiocesium; but the specific parameters of sorption capacity are decreased substantially at the same time. The sorbent samples with the content of the ferrocyanide phase are 4.5% in the carrier volume of characterized by the maximum values of recovery rate (94%) and distribution coefficient (7000 ml/g), but the maximum efficiency of using the mass of a modifier for the radionuclide sorption corresponds to the samples of lignocellulose-inorganic materials with the content of copper ferrocyanide of about 2–2.5%. 2014 Article Модифікування лігноцелюлозних комплексів сполуками фероціаніду міді: вплив розміру кластерів на селективність сорбції радіоцезію / В.В. Галиш, В.В. Мiлютiн, О.Ю. Чунiхiн, М.Т. Картель // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 11. — С. 121-126. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. 1025-6415 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/88560 661.728+66.081+547.625+547.97 uk Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Хімія Хімія |
| spellingShingle |
Хімія Хімія Галиш, В.В. Мілютін, В.В. Чуніхін, О.Ю. Картель, М.Т. Модифікування лігноцелюлозних комплексів сполуками фероціаніду міді: вплив розміру кластерів на селективність сорбції радіоцезію Доповіді НАН України |
| description |
Показано можливiсть отримання нових комбiнованих сорбентiв лiгноцелюлозно-неорганiчого типу на основi лiгноцелюлозного комплексу з абрикосових кiсточок та фероцiанiду
мiдi. Встановлено залежнiсть мiж концентрацiєю модифiкатора у вихiдному розчинi,
вмiстом в отриманих сорбентах та розмiром його агломератiв, а також сорбцiйною
здатнiстю щодо ¹³⁷Cs. Визначено, що збiльшення концентрацiї фероцiанiду мiдi спричинює пiдвищення вмiсту неорганiчної складової в об’ємi носiя та сорбцiйних властивостей отриманих комбiнованих матерiалiв щодо радiоцезiю, однак питомi показники
сорбцiйної здатностi при цьому iстотно зменшуються. Максимальними значеннями
ефективностi вилучення ¹³⁷Cs (94%) i коефiцiєнта розподiлення (7000 мл/г) характеризуються зразки сорбенту з вмiстом фероцiанiдної фази в об’ємi носiя 4,5%, проте
максимальна ефективнiсть використання маси модифiкатора при сорбцiї радiонуклiда
вiдповiдає зразкам лiгноцелюлозно-неорганiчних матерiалiв з вмiстом фероцiанiду мiдi на рiвнi 2–2,5%. |
| format |
Article |
| author |
Галиш, В.В. Мілютін, В.В. Чуніхін, О.Ю. Картель, М.Т. |
| author_facet |
Галиш, В.В. Мілютін, В.В. Чуніхін, О.Ю. Картель, М.Т. |
| author_sort |
Галиш, В.В. |
| title |
Модифікування лігноцелюлозних комплексів сполуками фероціаніду міді: вплив розміру кластерів на селективність сорбції радіоцезію |
| title_short |
Модифікування лігноцелюлозних комплексів сполуками фероціаніду міді: вплив розміру кластерів на селективність сорбції радіоцезію |
| title_full |
Модифікування лігноцелюлозних комплексів сполуками фероціаніду міді: вплив розміру кластерів на селективність сорбції радіоцезію |
| title_fullStr |
Модифікування лігноцелюлозних комплексів сполуками фероціаніду міді: вплив розміру кластерів на селективність сорбції радіоцезію |
| title_full_unstemmed |
Модифікування лігноцелюлозних комплексів сполуками фероціаніду міді: вплив розміру кластерів на селективність сорбції радіоцезію |
| title_sort |
модифікування лігноцелюлозних комплексів сполуками фероціаніду міді: вплив розміру кластерів на селективність сорбції радіоцезію |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2014 |
| topic_facet |
Хімія |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/88560 |
| citation_txt |
Модифікування лігноцелюлозних комплексів сполуками фероціаніду міді: вплив розміру кластерів на селективність сорбції радіоцезію / В.В. Галиш, В.В. Мiлютiн, О.Ю. Чунiхiн, М.Т. Картель // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 11. — С. 121-126. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
| series |
Доповіді НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT gališvv modifíkuvannâlígnocelûloznihkompleksívspolukamiferocíanídumídívplivrozmíruklasterívnaselektivnístʹsorbcííradíocezíû AT mílûtínvv modifíkuvannâlígnocelûloznihkompleksívspolukamiferocíanídumídívplivrozmíruklasterívnaselektivnístʹsorbcííradíocezíû AT čuníhínoû modifíkuvannâlígnocelûloznihkompleksívspolukamiferocíanídumídívplivrozmíruklasterívnaselektivnístʹsorbcííradíocezíû AT kartelʹmt modifíkuvannâlígnocelûloznihkompleksívspolukamiferocíanídumídívplivrozmíruklasterívnaselektivnístʹsorbcííradíocezíû |
| first_indexed |
2025-07-06T16:21:37Z |
| last_indexed |
2025-07-06T16:21:37Z |
| _version_ |
1836915252652933120 |
| fulltext |
УДК 661.728+66.081+547.625+547.97
В.В. Галиш, В. В. Мiлютiн, О.Ю. Чунiхiн,
академiк НАН України М.Т. Картель
Модифiкування лiгноцелюлозних комплексiв сполуками
фероцiанiду мiдi: вплив розмiру кластерiв
на селективнiсть сорбцiї радiоцезiю
Показано можливiсть отримання нових комбiнованих сорбентiв лiгноцелюлозно-неорга-
нiчого типу на основi лiгноцелюлозного комплексу з абрикосових кiсточок та фероцiанiду
мiдi. Встановлено залежнiсть мiж концентрацiєю модифiкатора у вихiдному розчинi,
вмiстом в отриманих сорбентах та розмiром його агломератiв, а також сорбцiйною
здатнiстю щодо 137Cs. Визначено, що збiльшення концентрацiї фероцiанiду мiдi спри-
чинює пiдвищення вмiсту неорганiчної складової в об’ємi носiя та сорбцiйних власти-
востей отриманих комбiнованих матерiалiв щодо радiоцезiю, однак питомi показники
сорбцiйної здатностi при цьому iстотно зменшуються. Максимальними значеннями
ефективностi вилучення 137Cs (94%) i коефiцiєнта розподiлення (7000 мл/г) характе-
ризуються зразки сорбенту з вмiстом фероцiанiдної фази в об’ємi носiя 4,5%, проте
максимальна ефективнiсть використання маси модифiкатора при сорбцiї радiонуклiда
вiдповiдає зразкам лiгноцелюлозно-неорганiчних матерiалiв з вмiстом фероцiанiду мiдi
на рiвнi 2–2,5%.
Фероцiанiди перехiдних металiв ([ФЦ]Me) — неорганiчнi речовини полiмерного типу, якi
характеризуються високою селективнiстю щодо iонiв цезiю, а також хiмiчною i термiчною
стiйкостями [1]. Оскiльки в iндивiдуальному станi [ФЦ]Me є високодисперсними мiкрокрис-
талiчними речовинами, це викликає певнi труднощi їхнього використання для дезактивацiї
радiоактивних вод. Для подолання вказаних труднощiв проводять iммобiлiзацiю [ФЦ]Me на
рiзних пористих носiях [2–6]. Сорбцiйнi властивостi комбiнованих [ФЦ]Me-сорбентiв знач-
ною мiрою залежать як вiд структурно-сорбцiйних характеристик носiя, так i умов проход-
ження процесу модифiкування, в результатi чого вiдбувається формування [ФЦ]Me-фази
в об’ємi органiчного або неорганiчного носiя.
Мета роботи — дослiдження можливостi модифiкування лiгноцелюлозного комплексу
з абрикосових кiсточок розчинами фероцiанiду мiдi ([ФЦ]Сu) для отримання комбiнова-
них сорбентiв лiгноцелюлозно-неорганiчного типу з високою сорбцiйною здатнiстю щодо
радiонуклiдiв цезiю.
Отримання лiгноцелюлози (ЛЦ) з кiсточок абрикосу проводили кислотно-лужним спосо-
бом, який полягав у гiдролiзi вихiдної сировини 3,0 н. розчином хлороводневої кислоти
впродовж 60 хв при температурi 100 ◦С з подальшою лужною активацiєю матерiалу 0,3 н.
розчином карбонату натрiю впродовж 60 хв при 100 ◦С. Розчинами [ФЦ]Cu з концен-
трацiєю 1–5 г/л модифiкували ЛЦ при 90 ◦С впродовж 60 хв. Молярне спiввiдношення
Cu2+/[Fe(CN)6]4− завжди залишалося сталим i становило 1,5. Для приготування вихiдних
розчинiв модифiкаторiв необхiдних концентрацiй використовували гексацiаноферат калiю
i сульфат мiдi марок “х. ч.” та дистильовану воду за ГОСТ 6709-72.
IЧ-спектри зразкiв реєстрували на спектрофотометрi Specord M80 (“Carl Zeiss”, Нiмеч-
чина) у дiапазонi вiд 4000 до 300 см−1. Пiдготовка вихiдних кiсточок, ЛЦ й ЛЦ-[ФЦ]Cu
© В.В. Галиш, В.В. Мiлютiн, О.Ю. Чунiхiн, М.Т. Картель, 2014
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №11 121
Рис. 1. IЧ-спектри: 1 — абрикосовi кiсточки; 2 — ЛЦ; 3 — ЛЦ-[ФЦ]Сu
зразкiв та вихiдної солi — модифiкатора для дослiджень полягала в розтираннi матерiалiв
з KBr у спiввiдношеннi 1 : 100 з подальшим пресуванням у таблетки.
Рентгенограми зразкiв солей — модифiкаторiв реєстрували на дифрактометрi
ДРОН-4-07 у вiдфiльтрованому Cu Kα випромiнюваннi.
Розмiр частинок [ФЦ]Cu у розчинах для модифiкування визначали методом фотонної
кореляцiйної спектроскопiї на лазерному кореляцiйному спектрометрi “ZetaSizer-3” (“Mal-
vern Instruments”, Великобританiя), обладнаному He–Ne лазером ЛГН-111 (P = 25 мВт,
λ = 633 нм), дiапазон вимiрювання приладу — вiд 1 нм до 20 мкм.
Вивчення процесiв сорбцiї радiонуклiда 137Cs на отриманих сорбцiйних матерiалах про-
водили з модельних розчинiв у статичних умовах шляхом безперервного перемiшування
наважки сорбенту масою 0,050 г з 20 мл модельного розчину (0,1 моль/л нiтрату натрiю,
137Cs ∼ 105 Бк/дм3) до досягнення рiвноважної концентрацiї. Питому активнiсть радiону-
клiда 137Cs у розчинах визначали прямим радiометричним методом з використанням двока-
нального гамма-аналiзатора марки NRG-603 (“Тесла”, Чехiя). Сорбцiйну здатнiсть синтезо-
ваних целюлозно-неорганiчних сорбентiв щодо 137Cs оцiнювали за величинами показникiв
ефективностi вилучення (Eв, %) та коефiцiєнта розподiлення (Kp, мл/г):
Eв =
1−A0
Ap
· 100, Kp =
A0 −Ap
Ap
Vp
mс
,
де A0, Ap — питома активнiсть радiонуклiда 137Cs у вихiдному розчинi та рiвноважному
станi вiдповiдно, Бк/дм3; Vp — об’єм розчину, мл; mс — наважка сорбенту, г.
Лiгноцелюлозний матерiал отримували з абрикосових кiсточок методом кислотно-луж-
ної обробки. В результатi кислотного гiдролiзу вихiдної сировини та часткової лужної делiг-
нiфiкацiї вiдбувається збiльшення питомої поверхнi матерiалу з 3,5 до 6,5 м2/г за раху-
нок розчинення й видалення смол, жирiв, воску, неорганiчної складової, низькомолекуляр-
них гемiцелюлоз, часткової деполiмеризацiї целюлози та розщеплення лiгновуглеводневих
зв’язкiв.
Смуга поглинання при 1740 см−1 зникає у модифiкованого за кислотно-лужною схемою
ЛЦ зразка (як видно з рис. 1), що може свiдчити про перетворення кетонної групи (C=O)
лiгнiну в енольний гiдроксил (C−OH) [7]. Внаслiдок цього смуга поглинання в спектрi ЛЦ,
122 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №11
Рис. 2. Залежнiсть розмiрiв агломератiв [ФЦ]Сu вiд концентрацiї модифiкатора: 1 — у вихiдному розчинi;
2 — у розчинi пiсля нагрiвання
яка розташована при 1245 см−1 i є характеристичною для валентних коливань C−O зв’язкiв,
стає бiльш iнтенсивною у порiвняннi з вихiдною сировиною. Також бачимо, що завдяки
видаленню з вихiдного матерiалу в процесi модифiкування частини полiсахариду вiдбу-
вається зменшення iнтенсивностi поглинання в областi 900–1100 см−1. C=C валентнi ске-
летнi коливання ароматичного кiльця структурних одиниць лiгнiну (1440, 1508, 1604 см−1)
в ЛЦ при цьому стають бiльш вираженими. Широкi смуги поглинання в областi 3000 —
3700 см−1 для обох зразкiв вказують на наявнiсть валентних коливань OH-груп (фенольних
i спиртових), залучених у водневi зв’язки. Смуги поглинання в спектрах зразкiв в iнтервалi
2800–3700 см−1 вiдповiдають симетричним та асиметричним валентним коливанням C−H
у метильних й метиленових групах лiгнiну та полiсахариду.
Подальше модифiкування матрицi ЛЦ розчинами [ФЦ]Сu рiзної концентрацiї при пiд-
вищенiй температурi дозволило отримати зразки комбiнованих сорбентiв. З наведеного
IЧ-спектра видно, що в дослiджуваному зразку пiсля iммобiлiзацiї [ФЦ]Me-фази з’являєть-
ся смуга поглинання при 2100 см−1, яка вiдповiдає валентним коливанням CN-груп. Жо-
дних змiн або зсувiв у спектрi, якi б вказували на хiмiчну взаємодiю модифiкатора з по-
верхнею органiчної матрицi, не спостерiгається, тобто iммобiлiзацiя неорганiчної фази вiд-
бувається в порах ЛЦ.
За результатами рентгенофазового аналiзу вихiдних солей модифiкатора встановлено,
що в процесi приготування вихiдних модифiкуючих розчинiв з концентрацiями 1–5 г/дм3
при спiввiдношеннi Cu2+/[Fe(CN)6]4− ≈ 1,5 утворюються змiшанi солi K2Cu[Fe(CN)6] з ку-
бiчною структурою. Середнiй розмiр кристалiтiв [ФЦ]K-Сu, розрахований за формулою
Шеррера, становить приблизно 8–10 нм, що вiдповiдає лiтературним даним [1]. Результати
дослiдження розмiру частинок [ФЦ]Me у вихiдному розчинi для модифiкування методом
ФКС свiдчать про те, що частинки [ФЦ]K-Сu у даному розчинi iснують не у виглядi окре-
мих кристалiтiв, а у виглядi груп кристалiтiв — агломератiв. Вже при концентрацiї мо-
дифiкатора у свiжоприготовленому вихiдному розчинi 1 г/дм3 розчин для модифiкування
характеризується наявнiстю вказаних агломератiв з переважаючим розмiром 41 нм. Врахо-
вуючи розмiри окремих кристалiтiв у межах 8–10 нм, можна стверджувати, що до складу
утворених при зазначенiй концентрацiї частинок [ФЦ]Me входить приблизно 4–5 криста-
лiв. Експериментальним шляхом встановлено, що збiльшення концентрацiї модифiкатора
у вихiдному розчинi з 1 до 5 г/дм3 призводить до укрупнення неорганiчних частинок, вна-
слiдок чого переважаючий розмiр утворених [ФЦ]K-Сu агломератiв збiльшується до 145 нм
(крива 1 на рис. 2). Кiлькiсть кристалiтiв в агломератi при цьому збiльшується до 15–18.
З рис. 2 бачимо, що залежнiсть розмiрiв агломератiв [ФЦ]К-Сu вiд концентрацiї модифiка-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №11 123
Рис. 3. Залежнiсть вмiсту неорганiчної складової в об’ємi лiгноцелюлозно-неорганiчних матерiалiв вiд кон-
центрацiї модифiкатора у вихiдному розчинi
Рис. 4. Залежнiсть сорбцiйних властивостей синтезованих сорбентiв щодо 137Cs вiд концентрацiї модифi-
катора у вихiдному розчинi: а — ефективнiсть вилучення (1 ) та питома ефективнiсть вилучення (2 ); б —
коефiцiєнт розподiлення (1 ) та питомий коефiцiєнт розподiлення (2 )
тора у вихiдному розчинi для модифiкування носить практично лiнiйний характер у межах
дослiджених концентрацiй.
Подальше нагрiвання розчинiв змiшаних [ФЦ]K-Сu солей в процесi модифiкування мат-
рицi ЛЦ при пiдвищенiй температурi супроводжується повним замiщенням K+ на катiо-
ни Cu2+ у солях модифiкаторiв з утворенням нормальних солей Cu2[Fe(CN)6]. Розмiр
кристалiтiв при цьому не змiнюється. Крiм того, нагрiвання розчинiв [ФЦ]K-Сu сприяє
подальшiй агломерацiї неорганiчної складової (див. криву 2 на рис. 2), внаслiдок чого
розмiри частинок [ФЦ]Сu для всiх дослiджених концентрацiй збiльшуються в середньому
в 3 рази.
Встановлено, що збiльшення концентрацiї [ФЦ]Сu у вихiдному розчинi для модифiку-
вання з 1 до 4 г/дм3 приводить до зростання вмiсту неорганiчної складової в отриманих
зразках сорбцiйних матерiалiв на 70% (рис. 3), значення ефективностi вилучення 137Cs та
коефiцiєнта розподiлення при цьому зростають вдвiчi (рис. 4). Як було показано, розмiр,
а отже, i маса агломератiв [ФЦ]Me у розчинi зi збiльшенням концентрацiї солi модифi-
катора зростає лiнiйно, тому закономiрним є те, що залежнiсть вмiсту неорганiчної фази
в об’ємi матрицi ЛЦ вiд концентрацiї модифiкатора у розчинi (1–4 г/дм3) також носить
лiнiйний характер. Максимальна ефективнiсть вилучення мiкрокiлькостей цезiю з водних
розчинiв (94,6%) (див. а на рис. 4) та максимальний коефiцiєнт розподiлення (7020 мл/г)
(див. б ) досягається сорбентами з вмiстом неорганiчної складової 4,5% маси ЛЦ. Встанов-
лено, що подальше пiдвищення концентрацiї [ФЦ]Сu у вихiдному розчинi до 5 г/дм3 майже
не впливає на вмiст [ФЦ]Me-фази в об’ємi ЛЦ.
124 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №11
Враховуючи те, що середнiй розмiр агломератiв [ФЦ]Me у розчинi при концентрацiї
модифiкатора 5 г/дм3 становить близько 414 нм (тобто на 20% бiльше, нiж при концен-
трацiї 4 г/дм3), можна зробити висновок, що при вказанiй концентрацiї на поверхнi ЛЦ
вiдбувається iммобiлiзацiя меншої кiлькостi неорганiчних агломератiв, що, вочевидь, пов’я-
зано з особливостями поруватої структури самого природного полiмерного носiя. Сорбцiйнi
властивостi щодо 137Cs при цьому також не змiнюються.
Результати вiднесення значень ефективностi вилучення 137Cs з водних розчинiв та кое-
фiцiєнта розподiлення до маси [ФЦ]Сu у вiдповiдних зразках ЛЦ-[ФЦ]Сu свiдчать про те,
що зi збiльшенням маси неорганiчної фази спостерiгається зменшення питомих значень
цих показникiв (див. рис. 4). Тобто зi збiльшенням розмiрiв неорганiчних [ФЦ]-агломера-
тiв в об’ємi органiчного носiя ефективнiсть використання маси [ФЦ]Сu при сорбцiї цезiю
зменшується. Максимальною питомою сорбцiйною здатнiстю щодо цезiю характеризуються
зразки комбiнованих сорбентiв з вмiстом неорганiчної складової 1,3% маси носiя та розмi-
рами агломератiв [ФЦ]Сu в об’ємi носiя 95 нм. Подальше збiльшення розмiрiв неорганiчних
агломератiв в об’ємi матрицi ЛЦ супроводжується зменшенням питомої сорбцiйної здатно-
стi отриманих комбiнованих сорбентiв щодо 137Cs вдвiчi. Це можна пояснити тим, що укруп-
нення частинок модифiкатора супроводжується зменшенням питомої поверхнi [ФЦ]Сu-фа-
зи, а значить, i кiлькостi активних центрiв сорбцiї, якi обумовлюють селективнiсть неорга-
нiчної компоненти комбiнованого сорбенту до радiоцезiю.
Таким чином, розглянуто умови модифiкування лiгноцелюлозного комплексу з абрико-
сових кiсточок розчинами фероцiанiдiв мiдi з метою отримання нових комбiнованих сор-
бентiв з високою сорбцiйною здатнiстю щодо радiоцезiю. Встановлено залежнiсть мiж кон-
центрацiєю модифiкатора у вихiдному розчинi для модифiкування та розмiром його агло-
мератiв, вмiстом в об’ємi лiгноцелюлозної матрицi та сорбцiйною здатнiстю щодо 137Cs.
Визначено, що хоча збiльшення вмiсту фероцiанiдної фази в об’ємi носiя i забезпечує пев-
не пiдвищення ефективностi вилучення та селективностi (коефiцiєнта розподiлення), однак
питомi показники сорбцiйної здатностi вказаних сорбентiв щодо 137Cs при цьому iстотно
зменшується. А тому немає сенсу в приготуваннi комбiнованих сорбентiв з високим вмiстом
фероцiанiдної складової, тим бiльш, що надлишок фероцiанiду може вимиватися у водних
розчинах. Вочевидь, масовий вмiст фероцiанiду 2–2,5% у складi матрицi ЛЦ уявляється
оптимальним для створення комбiнованих сорбентiв для ефективного вилучення радiоце-
зiю з розчинiв.
1. Тананаев И.В., Сейфер Г.Б., Харитонов Ю.Я., Кузнецов В. Г., Корольков А.П. Химия ферроциа-
нидов. – Москва: Наука, 1971. – 320 с.
2. Сираканян М.А., Вардересян Г.Ц., Гаспарян Н.К. Использование модифицированного вспученно-
го перлита для локализации радионуклидов // Изв. НАН Республики Армения и Гос. инж. ун-та
Армении. – 2009. – 1./12, № 3. – С. 278–285.
3. Галиш В.В., Картель М.Т., Мiлютiн В.В. Синтез та сорбцiйнi властивостi комбiнованих целюлоз-
но-неорганiчних сорбентiв для концентрування цезiю-137 // Поверхность. – 2013. – 5(20). – С. 135–143.
4. Ding D., Zhao Y., Yang S. et al. Adsorption of cesium from aqueous solution using agricultural residue –
walnut shell: equilibrium, kinetic and thermodynamic modeling studies // Water Res. – 2013. – 47. –
P. 2563–2571.
5. Meena B., Mehenderge S., Rao D.D. et al. Application of Cu ·FeHCF coated acrylic fiber for the separation
of Cs isotopes in drinking water to determine fallout 137Cs // J. Radioanal. Nucl. Chem. – 2012. – 294. –
P. 237–240.
6. Sangvich T., Sukwarotwat V., Wiacek R. J. et al. Selective capture of cesium and thallium from natural
waters and simulated wastes with copper ferrocyanide functionalized mesoporous silica // J. Hazardous
Mater. – 2010. – 182. – P. 225–231.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №11 125
7. Никитин В.М., Оболенская А.В., Щеголев В.П. Химия древесины и целлюлозы. – Москва: Лесн.
пром-сть, 1978. – 368 с.
Надiйшло до редакцiї 04.06.2014Iнститут хiмiї поверхнi iм. О.О. Чуйка
НАН України, Київ
Iнститут фiзичної хiмiї i електрохiмiї
iм. О.Н. Фрумкiна РАН, Москва
Iнститут бiохiмiї iм. О.В. Палладiна
НАН України, Київ
В.В. Галыш, В.В. Милютин, А.Ю. Чунихин,
академик НАН Украины Н.Т. Картель
Модифицирование лигноцеллюлозных комплексов соединениями
ферроцианида меди: влияние размера кластеров на селективность
сорбции радиоцезия
Показана возможность получения новых комбинированных сорбентов лигноцеллюлозно-не-
органического типа на основе лигноцеллюлозного комплекса, полученного из абрикосовых кос-
точек, и ферроцианида меди. Установлена зависимость между концентрацией модифика-
тора в исходном растворе, содержанием в полученных комбинированных сорбентах и раз-
мером его агломератов, а также сорбционной способностью по отношению к 137Cs. Опреде-
лено, что увеличение концентрации ферроцианида меди приводит к повышению содержания
неорганической составляющей в объеме носителя и сорбционных свойств полученных ком-
бинированных материалов по отношению к радиоцезию, однако удельные показатели сорб-
ционной способности при этом существенно уменьшаются. Максимальными значениями
эффективности извлечения 137Cs (94%) и коэффициента распределения (7000 мл/г) хара-
ктеризуются образцы сорбента с содержанием ферроцианидной фазы в объеме носителя
4,5%, однако максимальная эффективность использования массы модификатора при сорб-
ции радионуклида соответствует образцам лигноцеллюлозно-неорганических материалов с
содержанием ферроцианида меди на уровне 2–2,5%.
V.V. Galysh, V.V. Milyutin, O. Yu. Chunikhin,
Academician of the NAS of Ukraine M.T. Kartel
Modification of lignocellulose complexes with copper ferrocyanide
compounds: influence of the cluster size on the selectivity of
radiocesium sorption
The possibility to obtain new combined sorbents of the lignocellulose-inorganic type based on a
lignocellulose complex, obtained from apricot stones, and copper ferrocyanide is shown. The depen-
dence between the modifier concentration in the initial solution, its content in obtained combined
sorbents, the size of its agglomerates, and the sorption capacity with respect to 137Cs is determined.
It is determined that increasing the concentration of copper ferrocyanide increases the content of
the inorganic component in the carrier volume and increases the sorption properties of the obtained
combined materials with respect to radiocesium; but the specific parameters of sorption capacity are
decreased substantially at the same time. The sorbent samples with the content of the ferrocyanide
phase are 4.5% in the carrier volume of characterized by the maximum values of recovery rate
(94%) and distribution coefficient (7000 ml/g), but the maximum efficiency of using the mass
of a modifier for the radionuclide sorption corresponds to the samples of lignocellulose-inorganic
materials with the content of copper ferrocyanide of about 2–2.5%.
126 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №11
|