Les chercheurs développent des niveaux élevés

4 mai 2023

Cet article a été révisé conformément au processus éditorial et aux politiques de Science X. Les éditeurs ont mis en avant les attributs suivants tout en garantissant la crédibilité du contenu :

faits vérifiés

publication évaluée par des pairs

relire

par l'Université nationale de Pusan

L’énergie nucléaire est cruciale pour produire une énergie plus propre, mais la pollution radioactive qui y est associée nécessite des solutions stratégiques. Le césium (Cs+) est un radionucléide toxique généré par les centrales nucléaires qui nécessite des méthodes d'immobilisation et d'adsorption élevée pour prévenir la pollution de l'environnement.

Bien que les adsorbants à base de phosphate soient d’excellents candidats pour le nettoyage, leur échange d’ions inefficace conduit à une capacité d’adsorption limitée. La forte adsorption théorique des adsorbants phosphatés ne correspond pas à leurs capacités d’adsorption expérimentales.

Pour éliminer les Cs+ nocifs des eaux usées radioactives, les chercheurs de l'Université nationale de Pusan ​​dirigés par le professeur Kuk Cho du Département de génie environnemental ont synthétisé des phosphates de type dittmarite avec une structure en couches, idéale pour un échange d'ions facile.

L’équipe a découvert que leurs phosphates de magnésium avaient des capacités d’adsorption record pour le Cs+, dépassant les adsorbants standards en raison des ions échangeables et de la dissolution-précipitation. Le professeur Cho déclare : « La présence d'ions échangeables et la dissolution-précipitation ont permis des capacités d'adsorption record pour le Cs+, supérieures à celles des adsorbants standards. »

L'étude a été publiée dans le Journal of Hazardous Materials. À l’aide d’une méthode hydrothermale en un seul pot, l’équipe a synthétisé KMgPO4⋅H2O (KMP) et NH4MgPO4⋅H2O (NMP), tous deux composés de type dittmarite, ayant une capacité d’adsorption théorique élevée de 754 mg g− 1 et 856 mg g. − 1 pour Cs+, respectivement.

Le KMP et le NMP synthétisés avaient des capacités d'adsorption remarquables de 630 mg g−1 et 711 mg g−1, respectivement, soit 84 % de leurs capacités d'adsorption théoriques. Ces valeurs de capacité d’adsorption mesurées expérimentalement sont les plus élevées parmi tous les adsorbants rapportés pour le Cs+.

Ensuite, l’équipe a caractérisé et analysé les propriétés physiques et chimiques des phosphates. Sur la base des performances d’adsorption Cs+ du KMP et du NMP, ils ont montré que ces phosphates ne sont pas les mieux adaptés à une utilisation dans l’eau contenant des concentrations élevées d’ions divalents. Cependant, ils peuvent toujours être utilisés dans les procédés de résorption du Cs+, suite aux procédés de désorption, pour concentrer le Cs+ et réduire le volume des déchets.

Le professeur Cho déclare : « Cs+ est un radionucléide populaire généré par les centrales nucléaires, et le volume de ses déchets doit être minimisé pour être éliminé. Pour minimiser le volume, l'adsorbant ayant une capacité d'adsorption plus élevée est avantageux. »

L'étude a révélé que les nouveaux phosphates adsorbent efficacement le Cs+, offrant ainsi une méthode rentable d'élimination des déchets radioactifs. Ceci est particulièrement important dans un monde où le nombre de centrales nucléaires devrait augmenter, et où un stockage adéquat avec des adsorbants appropriés deviendra crucial pour la durabilité.

En conclusion, les capacités d’adsorption élevées et la stabilité des phosphates synthétisés en font des candidats prometteurs pour relever le défi du stockage des déchets radioactifs.

Plus d'information: Zeqiu Li et al, Phosphates de magnésium de type Dittmarite pour une capture hautement efficace du Cs+, Journal of Hazardous Materials (2023). DOI : 10.1016/j.jhazmat.2023.131385

Informations sur la revue :Journal des Matériaux Dangereux