Синтез и характеристика активированного угля из биомассы для сорбции радиоактивного йода

Аннотация

Ввиду растущей потребности в электроэнергии строительство атомной электростанции в Казахстане является эффективным решением данной проблемы. Это, в свою очередь, повлияет на генерацию дополнительных источников радиоактивных отходов в стране. В этой связи, управление ядерными отходами и синтез эффективных сорбентов являются актуальной задачей. Углеродные сорбенты широко применяются в системах очистки воды благодаря их способности адаптироваться к различным видам загрязнителей. Удаление радионуклидов, в том числе радиоактивного йода, является сложной задачей из-за наличия в воде и воздухе анионов и молекулярного йода. В данной работе исследуется способность углеродных сорбентов на основе биомассы поглощать йодид ионы из водной среды. Была получена серия активированных углей на основе скорлупы грецкого ореха (WN KOH), рисовой шелухи (RH KOH) и гречневой шелухи (BH KOH). Активация KOH значительно улучшила текстурные и адсорбционные характеристики сорбентов. Метод BET показал увеличение удельной поверхности и объема пор: для RH KOH до 1881,83 м²/г, для WN KOH до 2192,67 м²/г и для BH KOH до 1579,43 м²/г. ИК-спектроскопия выявила уменьшение интенсивности пиков -OH групп и появление новых пиков, соответствующих O-H и C-O связям. СЭМ-изображения показали развитую пористую структуру активированных образцов, а ЭДС-анализ подтвердил увеличение содержания кислорода после активации KOH. Сравнительный анализ сорбционной емкости показал, что образцы RH KOH (q_e 217 мг/г, t_eq 10 ч) и BH KOH (qe 215 мг/г, t_eq 10 ч) были наиболее эффективными. А для образцов WN KOH понадобилось больше времени для достижения максимальной сорбционной емкости (q_e 190 мг/г, t_eq 30 ч). Таким образом, активация KOH углеродных сорбентов улучшает их адсорбционные характеристики, что делает их перспективными для применения в системах очистки воды от радиоактивных загрязнителей.