Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2025
Идентификатор DOI: 10.15372/KhUR2025710
Ключевые слова: cenospheres, Zirconosilicates, sorbents, spark plasma sintering, Mineral-Like Ceramics, ценосферы, цирконосиликаты, сорбенты, искровое плазменное спекание, минералоподобная керамика
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 охарактПоказать полностьюеризованы 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”. Hollow aluminosilicate microspheres (cenospheres) of stabilised composition (glass phase - 95.4 wt%; (SiO2/Al2O3)glass - 3.1) isolated from coal fly ashes from coal combustion were used to prepare composite sorbents containing a sorption-active component based on zirconosilicates of framework structure. The synthesis products were characterised by X-ray diffraction analysis, scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray spectroscopy, and their sorption properties for Cs+, Pb2+ and Cd2+ cations were studied. The zirconosilicate material shows a high distribution coefficient in the process of sorption of Cs+, Pb2+ and Cd2+ from aqueous solutions (103-105 mL/g). For Pb2+ as an example, it is shown that as a result of high-temperature phase transformation of the Pb2+-form of zirconosilicate, Pb2+ cations are stabilised in the crystalline phase of lead zirconate PbZrO3. The possibility to use spark plasma sintering for obtaining mineral-like ceramics based on zirconosilicate sorbent for immobilisation of radionuclide Cs-137 has been investigated. For ceramics sintered at different temperatures (800-1000 °C) the cesium leaching rate was studied, which is a criterion of hydrolytic stability of radioactive ceramics intended for disposal in rocks. The obtained values of leaching rate (~10-5 g/(cm2•day)) meet the requirements of Federal Norms and Rules in the area of atomic energy use NP-019-2000 “Collection, processing, storage and conditioning of liquid radioactive wastes. Safety requirements”.
Журнал: Химия в интересах устойчивого развития
Выпуск журнала: Т. 33, № 6
Номера страниц: 814-824
ISSN журнала: 08698538
Место издания: Новосибирск
Издатель: Сибирское отделение РАН, Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН