UACH > VÝZKUM > Nové materiály pro udržitelné životní prostředí > Sorbenty pro radioaktivní odpady a těžké kovy

Sorbenty pro radioaktivní odpady a těžké kovy

Kontaktní osoba: Jan Šubrt, Petra Ecorchard, Monika Motlochová

Kyselina titaničitá je název pro skupinu chemických sloučenin prvků titanu, vodíku a kyslíku, s obecným vzorcem [TiOx(OH)4-2x]n. Byly popsány různé jednoduché titaničité kyseliny, především ve starší literatuře. V současné době však pro tyto materiály neexistuje krystalografická a jen malá spektroskopická podpora.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 TiO2 ve vodném prostředí, přičemž se vychází z krystalů pevného hydrátu titanylsulfátu s definovanou morfologií. Způsob je založen na extrakci sulfátových iontů z krystalů a jejich nahrazení hydroxylovými skupinami ve vodném roztoku amoniaku, aminů nebo alkalických hydroxidů, přičemž kostra Ti-O zůstává neporušená. Velikost částic a morfologie výchozího hydratovaného titanylsulfátu jsou v pseudomorfozách 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).

Široká škála zeolitů je již známa několik let. Každopádně bylo zjištěno, že zeolity jsou velmi dobré sorbenty radionuklidů. Z tohoto důvodu byl výzkum radionuklidových sorbentů a sorbentů těžkých kovů rozšířen na zeolity a modifikované zeolity a bude dále studován.

Publikace

Motlochova M., Slovak V., Plizingrova E., Lidin S., Subrt J., 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. 

M. 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). 

M. 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.

M. 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. 

M. 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. 

 

Galerie obrázků

Porovnání vzhledu výchozího titanylsulfátu dihydrátu (nahoře) a produktů - kyseliny metatitaničité (dole)

Porovnání vzhledu a chemického složení výchozího titanylsulfátu monohydrátu (nahoře) a produktů - kyseliny metatitaničité (dole)

SEM a STEM snímky nanokompozitu polyamidu s grafen oxidem

Zeolit typu P

Kompozit grafen oxidu a polystyrenu