Изучение минерального состава природных глин Республики Беларусь и их сорбционных свойств по отношению к радионуклидам цезия и стронция

  • Анатолий Анатольевич Баклай Государственное научное учреждение «Объединенный институт энергетических и ядерных исследований – Сосны» Национальной академии наук Беларуси, Минск, Республика Беларусь
  • Наталья Александровна Маковская Государственное научное учреждение «Объеди-ненный институт энергетических и ядерных ис-следований − Сосны» Национальной академии наук Беларуси, Минск, Республика Беларусь.
  • Татьяна Геннадьевна Леонтьева Государственное научное учреждение «Объеди-ненный институт энергетических и ядерных ис-следований − Сосны» Национальной академии наук Беларуси, Минск, Республика Беларусь
  • Дарья Алексеевна Кузьмук Государственное научное учреждение «Объеди-ненный институт энергетических и ядерных ис-следований − Сосны» Национальной академии наук Беларуси, Минск, Республика Беларусь
Ключевые слова: природные глины, минеральный состав, сорбция, цезий, стронций, коэффициент распределения, вод-ный раствор.

Аннотация

В работе представлены результаты исследований минерального состава и сорбционных характеристик по отношению к радионуклидам 137Cs+ и 85Sr2+ образцов природных глин, отобранных из месторождений «Кустиха», «Городное», «Острожанское» и «Марковское» Республики Беларусь.

Методом рентгенофазового анализа установлено, что основными глинистыми минералами в изученных образцах природных глин являются мотмориллонит, иллит и каолинит. Наибольшее количество монтмориллонита содержит образец глины из месторождения «Острожанское» (56.3 мас. %), а наименьшее – образец глины из месторождения «Кустиха» (28.5 мас. %), для которого количество иллита наибольшее (33.7 мас.%). Для остальных образцов глин содержание иллита изменяется от 3.0 до 4.8 мас.%. Каолинит в наибольших количествах присутствует в образцах глин из месторождений «Марковское» (14.7 мас.%) и «Кустиха» (8.3 мас.%), а для остальных глин его содержание не превышает 7.0 мас.%. Монтмориллонит в составе образцов глин представлен в основном Ca– или Mg-формой.

Установлено, что значения коэффициента распределения 137Cs+ (Kd 137Cs+) для образцов глин из месторождений «Кустиха», «Городное», «Острожанское» и «Марковское» при сорбции микроколичества 137Cs+ из раствора с концентрацией NaNO3 0.1 моль/дм3 составляют (1.5-2.7) · 103 см3/г (соотношение фаз твердое : жидкое=1 : 100). Это в 1.1-2.0 раза выше по сравнению со значениями Kd 137Cs+ для образцов клиноптиллолита Шивертуинского месторождения и бентонитовой глины месторождения «10-й Хутор» (Россия). Показано, что ионы K+ оказывают большее влияние на сорбцию 137Cs+, чем ионы Na+. Влияние ионов K+ становится заметным уже при концентрации K+
0.01 моль/дм3, что связано с тем, что калий является геохимическим аналогом цезия.

Установлено, что образцы природных глин лучше сорбируют 137Cs+ из водопроводной воды, чем 85Sr2+. Значения Kd 85Sr2+ при сорбции из водопроводной воды для образцов глин в 26-149 раз ниже, чем Kd 137Cs+. При сорбции микроколичества 85Sr2+ из раствора Ca(NO3)2 концентрацией
0.01 моль/дм3 для всех изученных образцов природных материалов из месторождений «Кустиха», «Городное», «Острожанское», «Марковское», «10-ый Хутор», «Шивертуинское» значения Kd 85Sr2+ значительно снижаются по сравнению со значениями Kd 85Sr2+ для сорбции 85Sr2+ из водопроводной воды и составляют 40, 35, 54, 33, 65 и 71 см3/г соответственно. Это объясняется значительной конкуренцией ионов Ca2+ и Sr2+ за места сорбции и связано с близостью размеров ионных радиусов кальция и стронция.

Среди изученных образцов природных материалов наибольшими значениями коэффициента распределения при сорбции 137Cs+ из водных растворов обладает образец глины из месторождения «Марковское» (Республика Беларусь), а при сорбции 85Sr2+ – клиноптиллолит Шивертуинского месторождения (Россия). Полученные результаты исследования показали, что природная глина из месторождения «Марковское» Республики Беларусь может быть использована для эффективной очистки природных вод от радионуклида 137Cs+ и создания барьеров безопасности при изоляции радиоактивных отходов.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Анатолий Анатольевич Баклай, Государственное научное учреждение «Объединенный институт энергетических и ядерных исследований – Сосны» Национальной академии наук Беларуси, Минск, Республика Беларусь

старший научный сотрудник лаборатории «Реабилитации загрязненных территорий»

Наталья Александровна Маковская , Государственное научное учреждение «Объеди-ненный институт энергетических и ядерных ис-следований − Сосны» Национальной академии наук Беларуси, Минск, Республика Беларусь.

 к.б.н., заведующая лабораторией лаборатории «Реабилитации загрязненных территорий»

Татьяна Геннадьевна Леонтьева , Государственное научное учреждение «Объеди-ненный институт энергетических и ядерных ис-следований − Сосны» Национальной академии наук Беларуси, Минск, Республика Беларусь

 старший научный сотрудник лаборатории «Реабилитации загрязненных территорий»

Дарья Алексеевна Кузьмук , Государственное научное учреждение «Объеди-ненный институт энергетических и ядерных ис-следований − Сосны» Национальной академии наук Беларуси, Минск, Республика Беларусь

младший научный сотрудник лаборатории «Реабилитации загрязненных территорий»

Литература

Kuznecov Ju.V., Shhebetkovskij V.N., Trusov A.G. Osnovy ochistki vody ot radi-oaktivnyh zagrjaznenij, M., Atomizdat, 1974, 366 p.

Rjabchikov B.E. Ochistka zhidkih radi-oaktivnyh othodov, M., DeLi print, 2008, 516 p.

Krupskaja V.V., Birjukov D.V., Bel-ousov P.E., Lehov V.A. et al., Radioaktivnye othody, 2018, No 2, pp. 30-43.

Konopleva I.V., Sorbtsionnye i khroma-tograficheskie protsessy, 2016, Vol. 16, No 4, pp. 446-456.

Prjadko A.V., Zharkova V.O., Ershova Ja.Ju., Tjupina E.A., Krupskaja V.V., Uspekhi v khimii i khimicheskoj tekhnologii, 2017, Vol. 31, No 10, pp. 19-21.

Moskal'chuk L.N., Baklaj A.A., Le-ont'eva T.G., Strelenko D.K., Trudy BGTU, 2015, No 3, pp. 70-77.

Ishidera T., Kurosawa S., Hayashi M., Uchikoshi K. et al., Clay Miner. 2016. Vol. 51(2), pp. 161-172. DOI: ,https://doi.org/10.1180/claymin.2016.051.2.04.

Benedicto A., Missana T., Fernandez A.M., Environ. Sci. Technol., 2014, Vol. 48, pp. 4909-4915. DOI: 10.1021/es5003346.

Durrant C.B., Begg J.D., Kersting A.B., Zavarin M., Sci. Total Enriron., 2018, Vol. 610-611, pp. 511-520. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.08.122.

Semeneshhev V.S., P'jankov A.A., Remez V.N., Afonin Ju.D. et al, Sorbtsionye i khromatograficheskie protsessy, 2020, Vol. 20, No 1, pp. 54-63. DOI: 10.17308/sorpchrom.2020.20/2380.

Makarov V.N., Kremeneckaja I.P., Va-sil'eva T.N., Korytnaja O.P., Himija v in-teresah ustojchivogo razvitija, 2006, Vol. 14, No 1, pp. 33-38.

Anshic A.G., Revenko Ju.A., Vereshhagina T.A., Vorob’ev A.V. et al., Khimija v interesakh ustojchivogo razvitija, 1998, Vol. 6, No 3, pp. 293-302.

Dric V.A., Kossovskaja A.G. Glinistye mineraly: smektity, smeshanoslojnye miner-aly. Moskva, Nauka, 1990, 214 p.

Moore D.M., Reynolds R.C., Jr. Dif-fraction and the Identification and Analysis of Clay Minerals. Oxford, Oxford Univ. Press., 1997, 400 p.

Miljutin V.V., Vezencev A.I., Sokolov-skij P.V., Nekrasova N.A., Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy, 2014, Vol. 14, No 5, pp. 879-883.

Moskal'chuk L.N., Miljutin V.V., Ne-krasova N.A., Leont'eva T.G. et al., Radi-okhimija, 2020, Vol. 62, No 3, pp. 1-6. DOI: 10.31857/S0033831120030065.

Belousov P.E., Bocharnikova Ju.I., Boeva N.M., Vestnik RUDN. Serija: inzhe-nernye issledovanija, 2015, Vol. 16, No 4, pp. 94-101.

Makarov A.V., Zharkova V.O., Er-shova Ja.Ju., Tjupina E.A. et al., Uspekhi v khimii i khimicheskoj tekhnologii, 2017, Vol. 31, No 10, pp. 16-18.

Jeong, C.H., Kim, C.S., Kim, S.J., Park, S.W., J. Environ. Sci. Health., Part A, 1996, Vol. 31(9), pp. 2173-2192. DOI: 10.1080/10934529609376485.

Semenkova A.S., Avtoref. kand. him. nauk., M., 2019, 22 p.

Putilina V.S., Galickaja I.V., Juganova T.I. Sorbtsionnye protsessy pri zagrjaznenii podzemnyh vod tjazhelymi metallami i radioaktivnymi jelementami, Novosibirsk, GPNTB SO RAN, 2013, 95 p.

Опубликован
2021-04-09
Как цитировать
Баклай, А. А., Маковская , Н. А., Леонтьева , Т. Г., & Кузьмук , Д. А. (2021). Изучение минерального состава природных глин Республики Беларусь и их сорбционных свойств по отношению к радионуклидам цезия и стронция. Сорбционные и хроматографические процессы, 21(2), 246-255. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2021.21/3358