Sorbenty pro radioaktivní odpady a těžké kovy

Kontaktní osoba: Jan Šubrt, Monika Motlochová

Kyselina titaničitá je obecného vzorce [TiO_x(OH)_4-2x]n. Již dříve byly popsány různé jednoduché titaničité kyseliny. Vzhledem k tomu, že se jedná o většinově amorfní materiál neexistuje v současné době krystalografická a jen malá spektroskopická charakterizace. Kyselina metatitaničitá (H₂TiO₃) je důležitým meziproduktem při výrobě oxidu titaničitého sulfátovým procesem. Vysoká sorpční schopnost tohoto materiálu pro různé kationty a anionty je známa, ale některé jeho vlastnosti, jako špatná filtrovatelnost a tvorba stabilního koloidu ve vodném prostředí, brání jeho širšímu použití. Byl vypracován nový způsob přípravy mikrotyčinek derivátů kyseliny metatitaničité ve vodném prostředí, přičemž se vychází z krystalů pevného hydrátu titanylsulfátu s definovanou morfologií. Velikost částic a morfologie výchozího hydratovaného titanylsulfátu jsou v pseudomorfózách amorfní kyseliny metatitaničité velmi dobře zachovány, včetně takových detailů, jako je vrstevnatá struktura původních hydratovaných titanylsulfátových krystalů. Tento materiál odstraňuje všechny nevýhody kyseliny metatitaničité pro praktické použití jako sorbentu při zachování vysoké sorpční kapacity. Materiál vykazuje vysokou sorpční kapacitu jak pro radioaktivní ionty (Cs⁺, Sr²⁺, Co²⁺, Eu³⁺, UO₂²⁺) a těžké kovy (Pb²⁺, Cd²⁺ apod.) a také pro některé organické kationty (aminy).

Kontaktní osoba: Petra Ecorchard

Další skupinou sorbentů, které se již delší dobu testují, na již výše zmíněné těžké kovy a radionuklidy jak na jejich sorpci, tak detekci jsou obecně nanokompozity s grafen oxidem. Tyto nanokompozity obsahují buď polymerní matrici nebo zeolit, a někdy i samotný exfoliovaný grafit, je to vždy v závislosti na konkrétní použití. Zeolity samotné jsou studovány pro zjištění jejich limitů, možností aplikace v oblasti sorpce radionuklidů a také případně pro jejich selektivitu. Nanokompozity jsou v některých případech modifikovány iontovými kapalinami většinově imidazolového typu. Tento typ iontových kapalin je široce rozšířený a přispívají k širšímu užití sorbentu nanokompozitů, které v závislosti na jejich složení může být aplikován i pro detekci vybraného radionuklidu.

Publikace

Motlochová, L. Szatmáry, E. Plizingrová, P. Salacova, R. Fajgar, S. Lidin and J. Subrt, Highly efficient eco-friendly sodium titanate sorbents of Cs(I), Sr(II), Co(II) and Eu(III): synthesis, characterization and detailed adsorption study, Rsc Advances, 14(1) (2024) 743-754.

Fialova, K., et al. (2021). "Removal of manganese by adsorption onto newly synthesized TiO2-based adsorbent during drinking water treatment." Environmental Technology: 1-38.

Motlochova, V. Slovak, E. Plizingrova, S. Lidin, J. Subrt, Highly-efficient removal of Pb(ii), Cu(ii) and Cd(ii) from water by novel lithium, sodium and potassium titanate reusable microrods, RSC Advances, 10 (2020) 3694-3704.

Motlochova, V. Slovák, E. Pližingrová, L. Szatmáry, P. Bezdička, J. Šubrt, The influence of annealing temperature on properties of TiO based materials as adsorbents of radionuclides, Thermochimica Acta, (2019).

Motlochova, V. Slovak, E. Plizingrova, M. Klementova, P. Bezdicka, J. Subrt, Thermal decomposition study of nanostructured amorphous lithium, sodium and potassium metatitanates, Thermochimica Acta, 670 (2018) 148-154.

Klementova, M. Motlochova, J. Bohacek, J. Kupcik, L. Palatinus, E. Plizingrova, L. Szatmary, J. Subrt, Metatitanic Acid Pseudomorphs after Titanyl Sulfates: Nanostructured Sorbents and Precursors for Crystalline Titania with Desired Particle Size and Shape, Crystal Growth & Design, 17 (2017) 6762-6769.

Bubenikova, P. Ecorchard, L. Szatmary, O. Mrozek, P. Salacova, J. Tolasz, Sorption of Sr(II) onto nanocomposites of graphene oxide-polymeric matrix, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 315 (2018) 263-272.

Ederer, P. Ecorchard, M. Šrámová Slušná, J. Tolasz, D. Smržová, S. Lupínková, P. Janoš, A Study of Methylene Blue Dye Interaction and Adsorption by Monolayer Graphene Oxide, Adsorption Science & Technology, (2022) 7385541.

Smrzova, L. Szatmary, P. Ecorchard, A. Machalkova, M. Marikova, P. Salacova, M. Straka, Carbon and zeolite-based composites for radionuclide and heavy metal sorption, Heliyon, 8(12) (2022) e12293.

D. Smržová, P. Mohan Ramteke, P. Ecorchard, J. Šubrt, P. Bezdička, D. Kubániová, M. Kormunda, R. Maršálek, X. Vislocká, A. Vykydalová, S. Kumar Singh, R. Wathore, V. M. Shinde, N. K. Labhasetwar, Simultaneous removal of selenium and microbial contamination from drinking water using modified ferrihydrite-based adsorbent, J. Water Process Eng., 56 (2023) 104337.

Galerie obrázků