Los investigadores desarrollan altos

4 de mayo de 2023

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por la Universidad Nacional de Pusan

La energía nuclear es crucial para producir energía más limpia, pero la contaminación radiactiva asociada requiere soluciones estratégicas. El cesio (Cs+) es un radionúclido tóxico generado en centrales nucleares que exige métodos de inmovilización y alta adsorción para prevenir la contaminación ambiental.

Aunque los adsorbentes a base de fosfato son excelentes candidatos para la limpieza, su ineficiente intercambio iónico conduce a una capacidad de adsorción limitada. La alta adsorción teórica de los adsorbentes de fosfato no coincide con sus capacidades de adsorción experimentales.

Para eliminar el Cs+ nocivo de las aguas residuales radiactivas, investigadores de la Universidad Nacional de Pusan ​​dirigidos por el profesor Kuk Cho del Departamento de Ingeniería Ambiental han sintetizado fosfatos de tipo dittmarita con una estructura en capas, ideal para un fácil intercambio iónico.

El equipo descubrió que sus fosfatos de magnesio tenían capacidades récord de adsorción de Cs+, superando a los adsorbentes estándar debido a los iones intercambiables y la disolución-precipitación. El profesor Cho dice: "La presencia de iones intercambiables y la precipitación-disolución permitieron capacidades de adsorción récord para Cs+ que son superiores a las de los adsorbentes estándar".

El estudio fue publicado en el Journal of Hazardous Materials. Utilizando un método hidrotermal de un solo recipiente, el equipo sintetizó KMgPO4⋅H2O (KMP) y NH4MgPO4⋅H2O (NMP), ambos compuestos de tipo dittmarita, con una alta capacidad de adsorción teórica de 754 mg g− 1 y 856 mg g. − 1 para Cs+, respectivamente.

El KMP y el NMP sintetizados tenían capacidades de adsorción notables de 630 mg g-1 y 711 mg g-1, respectivamente, que eran el 84% de sus capacidades de adsorción teóricas. Estos valores de capacidad de adsorción medidos experimentalmente son los más altos entre todos los adsorbentes reportados para Cs+.

A continuación, el equipo caracterizó y analizó las propiedades físicas y químicas de los fosfatos. Basándose en el rendimiento de adsorción de Cs+ de KMP y NMP, demostraron que estos fosfatos no son los más adecuados para su uso en agua con altas concentraciones de iones divalentes. Sin embargo, todavía se pueden utilizar en procesos de readsorción de Cs+, tras procesos de desorción, para concentrar Cs+ y reducir el volumen de residuos.

El profesor Cho dice: "El Cs+ es un radionucleido popular generado en las centrales nucleares, y el volumen de sus residuos debe minimizarse para su eliminación. Para minimizar el volumen, es ventajoso el adsorbente con mayor capacidad de adsorción".

El estudio encontró que los nuevos fosfatos adsorben eficientemente Cs+, proporcionando un método rentable para la eliminación de desechos radiactivos. Esto es particularmente importante en un mundo donde se espera que aumente el número de centrales nucleares y donde el almacenamiento adecuado con adsorbentes apropiados será crucial para la sostenibilidad.

En conclusión, las altas capacidades de adsorción y la estabilidad de los fosfatos sintetizados los convierten en candidatos prometedores para afrontar el desafío de la eliminación de residuos radiactivos.

Más información: Zeqiu Li et al, Fosfatos de magnesio tipo dittmarita para una captura altamente eficiente de Cs+, Journal of Hazardous Materials (2023). DOI: 10.1016/j.jhazmat.2023.131385

Información de la revista:Diario de materiales peligrosos

Proporcionado por la Universidad Nacional de Pusan