Ученые Школы естественных наук (ШЕН) Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) в сотрудничестве с коллегами из Института химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ДВО РАН) предложили простую и эффективную технологию синтеза сорбента на основе композитного порошка из «вольфрамовой бронзы» (Na2WO4), с помощью которого можно очищать техническую и питьевую воду от опасных радионуклидов цезия (137Cs) и стронция (90Sr), а также перерабатывать жидкие радиоактивные отходы. Статья об этом опубликована в Journal of Material Science.
Новый композитный сорбент может быть использован в виде гранул или специальных пористых таблеток для фильтров там, где концентрация опасных радионуклидов выше допустимого уровня. Это, в первую очередь, очистка жидких радиоактивных отходов атомных станций и ликвидация последствий техногенных аварий.
Разработка позволяет решить одну из насущных проблем современной радиоэкологии — количественно, то есть практически полностью или до требуемых норм извлекать из природных объектов опасные радионуклиды цезия (137Cs) и стронция (90Sr), которые способны накапливаться в организме, замещая калий и кальций.
Использованный сорбент предлагают спекать в высокоплотную керамику с последующим безопасным захоронением.
«Мы разработали несколько вариантов применения сорбента: в статическом варианте гранулы на основе порошка “вольфрамовой бронзы” можно просто вводить в объем загрязненных водных объектов, в динамическом режиме пористые таблетки сорбента можно использовать как наполнитель проточных фильтров. Высокую эффективность фильтрации мы подсчитали методами для определения остаточного количества радионуклидов в водных растворах, очищенных сорбентом, а также количества радионуклидов, которые были задержаны в самом сорбенте. Эти методы были частично разработаны в рамках государственного задания, выполняемого Институтом химии ДВО РАН. Физико-химические свойства материала исследованы на высококлассном оборудовании производства Shimadzu (Япония). По нашему мнению, эксплуатационные свойства сорбционного материала не уступают аналогам, произведенным по более дорогостоящим технологиям. Это дает надежду, что наш метод синтеза будет воспринят представителями промышленности как более практичный и технологически эффективный», — рассказывает член творческого коллектива Артур Драньков, аспирант ШЕН ДВФУ.
Ученый отметил, что при необходимости сорбенты могут служить пять и более циклов, для этого нужно проводить их регенерацию, очистку.
Однако главная идея и преимущество разработки ученых ДВФУ и ДВО РАН заключаются не в многоразовом использовании сорбентов из «вольфрамовой бронзы», а в переводе использованных гранул и сорбционных таблеток в состояние высокоплотной керамики. Ее можно будет безопасно захоронить на весь срок полураспада опасных радиоактивных элементов. У цезия он составляет около 30 лет, а у стронция около 29 лет.
Разрабатывать технологию перевода отработанных сорбентов из «вольфрамовой бронзы» (Na2WO4) в высокоплотную керамику ученые будут на втором этапе работ по гранту Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), выданному молодым ученым университета, обучающимся в аспирантуре (руководитель гранта — директор ШЕН ДВФУ, член-корреспондент РАН И.Г. Тананаев).
Ученые надеются, что финальным результатом работ по гранту станет экономически обоснованная технология, гарантирующая экологическую безопасность при обращении с радиоактивными отходами.
В ДВФУ действует приоритетный проект «Материалы», в рамках которого исследователи разрабатывают научно-технические основы многофункциональных материалов для разных областей применения.
Научная статья: https://link.springer.com/article/10.1007/s10853-020-04683-7