Προσρόφηση Ουρανίου και άλλων (ραδιο)τοξικών μεταλλοϊοντων από υδατικά συστήματα σε εξανθράκωμα ινων φοινικόδεντρου και αεροπηκτωμα

Abstract

Αντικείμενο της μεταπτυχιακής μου εργασίας αποτελεί η προσρόφηση U(VI) και δύο άλλων άλλων (ραδιο)τοξικών μεταλλοϊόντων (Eu(III) και Th(IV)) σε διασταυρωμένα αεροπηκτώματα πολυουρίας και αλγινικού ασβεστίου (Polyurea-Crosslinked Alginate Aerogels) και βιοεξανθράκωμα από φυτικές ίνες. Συγκεκριμένα, στα πλαίσια της παρούσας μελέτης χρησιμοποιήθηκαν ξηρές ίνες φοινικόδεντρου, που προέρχονται από το κυπριακό φοινικόδεντρο Phoenix Canariensis, μετά την απανθράκωση και οξείδωση τους με 8 Μ HNO3. Η οξείδωση των απανθρακωμένων ινών πραγματοποιήθηκε με σκοπό την αύξηση της προσροφητικής ικανότητας και χημικής συγγένειας του στερεού για σκληρά μεταλλοϊόντα. Ο χαρακτηρισμός του υλικού πραγματοποιήθηκε με οξεοβασικές τιτλοδοτήσεις και υπέρυθρη φασματοσκοπία (FTIR-KBr). Tα αεροπηκτώματα πολυουρίας και αλγινικού ασβεστίου (Polyurea-Crosslinked Alginate Aerogels) λήφθηκαν στα πλαίσια συνεργασίας του Τμήματος Χημείας του Πανεπιστημίου Κύπρου με το Τμήμα Χημείας του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών. Η μελέτη της προσροφητικής ικανότητας του ενεργού άνθρακα από τις φυτικές ίνες και των αεροπηκτωμάτων στην προσρόφηση βαρέων και τοξικών μεταλλοϊόντων και συγκεκριμένα του εξασθενούς ουρανίου, του τετρασθενούς θορίου και του τρισθενούς ευρωπίου, πραγματοποιήθηκε με πειράματα batch. Ειδικά, μελετήθηκε η επίδραση της αρχικής συγκέντρωσης του μεταλλοϊόντος, της ιοντικής ισχύος, της θερμοκρασίας και του χρόνου επαφής στη σχετική απόδοση της προσρόφησης. Συγκεκριμένα, με την εφαρμογή της ισοθέρμου Langmuir, υπολογίστηκαν οι μέγιστες προσροφητικές ικανότητες των δύο προσροφητών για τα τρία υπό μελέτη μεταλλοϊόντα ως εξής: qmax-U(VI) = 2023 mg g-1, qmax-Εu(IΙΙ)=550 mg g-1 και qmax-Th(IV) = 211 mg g-1 στην περίπτωση του αεροπηκτώματος σε pH 3 ενώ οι τιμές που υπολογίστηκαν στην περίπτωση της προσρόφησης στο βιοεξανθράκωμα φυτικών ινών είναι οι εξής: qmax-U(VI) =113 mg g-1, qmax-Εu(IΙΙ)=120 mg g-1 και qmax-Th(IV) = 42 mg g-1. Συνεπώς και τα δύο υλικά, αν και ανήκουν σε διαφορετικές κατηγορίες με διαφορετικές ιδιότητες, παρουσιάζουν εξαιρετική προσροφητική ικανότητα για τα τρία μεταλλοϊόντα και κυρίως για το ουράνιο και ευρώπιο σε σχέση με άλλα παρόμοια υλικά της εκάστοτε κατηγορίας. Συνεπώς, θα μπορούσαν και τα δύο να χρησιμοποιηθούν εκλεκτικά για την απομάκρυνση (ραδιο)τοξικών μεταλλοϊόντων από επιρρυπασμένα υδατικά συστήματα.