ХІМІЯ, ФІЗИКА ТА ТЕХНОЛОГІЯ ПОВЕРХНІ

ISSN 2518-1238 (Online), ISSN 2079-1704 (Print)

Розроблено спосіб модифікування полімерної гелевої іонообмінної матриці, який включає реорганізацію її пористої структури у неводному середовищі. Спосіб дозволяє осаджувати у полімері агрегати наночастинок гідрофосфату цирконію із низьким вмістом фосфору. Розмір агрегатів становить до 200 нм у поперечнику. Проаналізовано фактори, які дозволяють регулювати розміри інкорпорованих частинок в іонообмінному полімері. Показано, що швидкість вилучення композитом сполук U(VI) із водного розчину є вищою, ніж у випадку немодифікованого іоніту, та визначається іонообмінною складовою. Встановлено, що сорбція сполук U(VI) з індивідуального розчину відбувається у змішано-дифузійному режимі, а з розчину, який містить іони Fe³⁺ – ускладнена хімічною реакцією, яка описується моделлю псевдодругого порядку. Показано, що композит ефективно сорбує сполуки U(VI) в інтервалі рН розчинів 2–10.

органо-неорганічний іоніт; агрегати наночастинок; еталонна контактна порометрія; гідрофосфат цирконію; сполуки U(VI)

1. Kawakami F., Tokiwai M., Fujii Ya. Plant designing of ion exchange chemical uranium enrichment and its non-proliferation aspects. Prog. Nucl. Energy. 2011. 53(7): 974. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2011.04.019 

2. Zaganiari E.J. Ion Exchange Resins in Uranium Hydrometallurgy. (Paris: Books on Demand France, 2009).

3. Yaroshenko N.A., Sazonova V.F., Perlova O.V., Perlova N.A. Sorption of uranium compounds by zirconium-silica nanosorbents. Russian J. Appl. Chem. 2012. 85(6): 849. https://doi.org/10.1134/S107042721206002X 

4. Perlova O.V., Sazonova V.F., Perlova N.A., Yaroshenko N.A. Kinetics of sorption of uranium(VI) compounds with zirconium–silica nanosorbents. Russian J. Phys. Chem. A. 2014. 88(6): 1012.  https://doi.org/10.1134/S0036024414060223 

5. Vesely V., Ruvarac A., Sedlakova L. Sorption of uranyl ions on zirconium phosphates at elevated temperatures. J. Inorg. Nucl. Chem. 1968. 30(4): 110. https://doi.org/10.1016/0022-1902(68)80330-6 

6. Borovinskii V.A., Lyzlova E.V., Ramazanov L.M. Sorption of uranium on zirconium phosphate inorganic cation exchanger. Radiochem. 2001. 43(1): 84. https://doi.org/10.1023/A:1012834424745 

7. Dzyazko Yu.S., Ponomaryova L.N., Volfkovich Yu.M., Sosenkin V.E., Belyakov V.N. Polymer ion-exchangers modified with zirconium hydrophosphate for removal of Cd2+ ions from diluted solutions. Sep. Sci. Technol. 2013. 48(14): 2140. https://doi.org/10.1080/01496395.2013.794434 

8. Dzyazko Yu.S., Ponomaryova L.N., Volfkovich Yu.M., Trachevskii V.V., Palchik A.V. Ion-exchange resin modified with aggregated nanoparticles of zirconium hydrophosphate. Morphology and functional properties. Microporous Mesoporous Mater. 2014. 198: 55. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2014.07.010 

9. Sarkar S., Chatterjee P.K., Cumbal L.H., SenGupta, A.K. Hybrid ion exchanger supported nanocomposites: Sorption and sensing for environmental applications. Chem. Eng. J. 2011. 166(3): 923. https://doi.org/10.1016/j.cej.2010.11.075 

10. Zhang Q.R., Du W., Pan B.C., Pan B.J., Zhang W.M., Zhang Q.J., Xu Z.W., Zhang Q.X. A comparative study on Pb²⁺, Zn²⁺ and Cd²⁺ sorption onto zirconium phosphate supported by a cation exchanger. J. Hazard. Mater. 2008. 152(2): 469. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.07.012 

11. Dzyazko Yu., Rozhdestvenska L., Palchik A., Lapicque F. Ion-exchange properties and mobility of Cu2+ ions in zirconium hydrophosphate ion exchangers. Sep. Purif. Technol. 2005. 45(2): 141. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2005.03.005 

12. Frolov Yu.G., Grodskii A.S. (Eds.). Laboratory works and tasks on colloidal chemistry. (Moscow: Khimiya, 1986). [in Russian].

13. Volfkovich Yu.M., Sosenkin V.E. Porous structure and wetting of fuel cell components as the factors determining their electrochemical characteristics. Russian Chem. Rev. 2012. 81: 936. https://doi.org/10.1070/RC2012v081n10ABEH004281 

14. Volfkovich Yu.M., Bagotsky V.S. Experimental methods for investigation of porous materials and powders. Porous materials and powders used in different fields of science and technology. (London: Springer-Verlag, 2014). https://doi.org/10.1007/978-1-4471-6377-0_1 

15. Skorovarov D.I. (Ed.). Hydrometallurgical processing of uranium ore raw materials. (Moscow: Atomizdat, 1979). [in Russian].

16. Markov V.K., Vernii E.A., Vinogradov A.V. Uranium. Methods of its identification. (Moscow: Atomizdat, 1964). [in Russian].

17. Myerson A.S. Handbook of Industrial Crystallization. (Woburn: Butterworth-Heinemann, 2002).

18. Zabolotskii V.I., Nikonenko V.V. The ionic transport in membranes. (Moscow: Nauka, 1996). [in Russian].

19. Volfkovich Yu.M. The influence of the electric double layer at the inner interface surface of the ion exchanger on its electrochemical and sorption properties. Electrochemistry. 1984. 20(5): 665 [in Russian].

20. Eikerling M, Kharkats Y.I, Kornyshev A.A, Volfkovich Y.M. Phenomenological theory of electro-osmotic effect and water management in polymer electrolyte proton-conducting membranes. J. Electrochem. Soc. 1998. 145(8): 2684. https://doi.org/10.1149/1.1838700 

21. Polyanskii N.G., Gorbunov G.V., Polyanskaya N.L. Investigation methods of ion exchangers. (Moscow: Khimiya, 1976). [in Russian].

22. Gelferih F. The ion exchangers. Principles of ion exchange. (Moscow: Atomizdat, 1962). [in Russian].

23. Zhao G., Wu X., Tan X, Wang X. Sorption of heavy metal ions from aqueous solutions: a review. Open Colloid Sci. J. 2011. 4: 19. https://doi.org/10.2174/1876530001104010019

24. Dzyazko Yu.S., Trachevskii V.V., Rozhdestvenskaya L.M., Vasilyuk S.L., Belyakov V.N. Interaction of sorbed Ni(II) ions with amorphous zirconium hydrogen phosphate. Russian J. Phys. Chem. A. 2013. 87(5): 840.  https://doi.org/10.1134/S0036024413050063 

25. Cormelis R.. Caruso J.A, Crews H., Heumann K.G. (Eds.). Handbook of elemental speciation II. Species in the environment, food, medicine and occupational health (Chichester, UK: Wiley, 2005): 509.