Синтез композитных цирконосиликатных сорбентов на основе ценосфер летучих энергетических зол и их сорбционные свойства в отношении Cs+, Pb2+ и Cd2+ для иммобилизации в керамической форме
Е.А. КУТИХИНА1, Т.А. ВЕРЕЩАГИНА1,2, А.А. БЕЛОВ3, О.О. ШИЧАЛИН3
1Красноярский научный центр СО РАН, Институт химии и химической технологии, Красноярск, Россия kutikhina@icct.ru 2Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия vereschagina.ta@icct.krasn.ru 3Дальневосточный федеральный университет, Владивосток, Россия nefryty@gmail.com
Ключевые слова: ценосферы, цирконосиликаты, сорбенты, искровое плазменное спекание, минералоподобная керамика
Страницы: 814-824
Аннотация
Полые алюмосиликатные микросферы (ценосферы) стабилизированного состава (стеклофаза - 95.4 мас. %; (SiO2/Al2O3)стекло - 3.1), выделенные из летучих зол от сжигания угля, использованы для получения композитных сорбентов, содержащих сорбционно-активный компонент на основе цирконосиликатов каркасной структуры. Продукты синтеза охарактеризованы методами рентгенофазового анализа, растровой электронной микроскопии совместно с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией, изучены их сорбционные свойства в отношении катионов Cs+, Pb2+ и Cd2+. Цирконосиликатный материал демонстрирует высокий коэффициент распределения в процессе сорбции Cs+, Pb2+ и Cd2+ из водных растворов (103-105 мл/г). На примере Pb2+ показано, что в результате высокотемпературного фазового превращения Pb2+-насыщенного цирконосиликата катионы Pb2+ стабилизируются в кристаллической фазе цирконата свинца PbZrO3. Исследована возможность применения технологии электроискрового плазменного спекания для создания минералоподобной керамики на основе цирконосиликатного сорбента для иммобилизации радионуклида Cs-137. Для спеченных при различных температурах (800-1000 °С) керамик изучена скорость выщелачивания цезия, которая является критерием гидролитической устойчивости радиоактивных керамик, предназначенных для захоронения в горных породах. Полученные значения скорости выщелачивания (~105 г/(см2⋅сут)) удовлетворяют требованиям к отвержденным высокоактивным отходам в соответствии с Федеральными нормами и правилами в области использования атомной энергии НП-019-2000 “Сбор, переработка, хранение и кондиционирование жидких радиоактивных отходов. Требования безопасности”.
DOI: 10.15372/KhUR2025710 EDN: KNGYKG
|