حذف رادیونوکلوئیدهای کبالت 60 از محلول آبی با استفاده از نانو ذره های اصلاح شده نوین هماتیت

همواره نوع بشر در طی سالیان دراز به دنبال پیشرفت های متنوع خود، دورریزهای مخاطره آمیز مانند فلزهای سنگین و مواد رادیواکتیو را وارد محیط زیست کرده است، که تاثیر مستقیم بر سلامت انسان و سایر زیست بوم های موجود دارند. از این رو بررسی راهکارهای لازم برای کنترل و حذف این دورریزها، هدف پژوهش های گوناگون قرار گرفته است. در این پژوهش حذف رادیونوکلوئیدهای کبالت 60 به واسطه فراوانی آن ها در پساب دفعی راکتورهای اتمی برای شکاف هسته ای و نیز نیروگاه های هسته ا ی مورد بررسی قرار گرفت؛ به گونه ای که نانو ذره های نوینی از هماتیت در شرایط هیدروترمالc°250 و با استفاده از فریک کلرید شش آبه و سورفاکتانت اولئیک اسید، سنتز و پس از آنالیزهای ساختاری xrd, ftir, sem, tem  و bet به عنوان جاذب در حذف رادیوکاتیون های کبالت 60 به کار گرفته شد. بر این اساس نانوبلورهای سنتز شده، بیش تر (90%<) از نوع نانومیله های nm60-30 بودند که  نانو فلس های شش وجهی نامنظم با ضخامت nm 40-100در بین آن ها توزیع یافتند و مساحت سطح ویژه ای حدود m^2/g 31.29 را پدید آوردند. بررسی اثر نانو ذره های نوین هماتیت در حذف رادیونوکلوئیدهای کبالت 60 نشان داد که پارامترهای دما، ph، غلظت رادیوکاتیون ها، زمان تماس و جرم نانوجاذب مصرفی، تاثیر به سزایی در روند جذب داشتند؛ به گونه ای که شرایط بهینه حذف کبالت 60 از محلول آبی در دمای °c 1±25، غلظت کاتیون mg/l 1، 6.5=ph، زمان تماس h 2 و حضور mg/l20 نانوجاذب تعیین شد. از سویی مکانیسم جذب حاکم نیز از مدل هم دمای ردلیچ پترسون پیروی نمود که خود نشان از گرایش سامانه به جذب همگن رادیوکاتیون ها با بیش ترین ظرفیت جذب mg/g 142.86 در دمای °c 1±25 داشت. این درحالی بود که در بررسی نرخ جذب کبالت 60 بر نانو ذره های سنتز شده هماتیت، برازش نتیجه های تجربی پژوهش با مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم خطی هو، بیش ترین سطح هم پوشانی را نشان داد. بنابراین می توان نتیجه گرفت که نانو ذره های هماتیت سنتز شده با سطح اصلاحی نوین، یکی از جاذب های کارآمد، امیدبخش و در همان حال سازگار و دوست دار محیط زیست می باشد که توانایی بالایی در حذف رادیونوکلوئیدهای کبالت 60 از محلول های آبی مانند پساب ها را دارد.

Removal of Cobalt60 Radionuclides from Aqueous Solution Using Novel surfacemodified Hematite Nanoparticles

Throughout the years, humans have entered the environment with potentially hazardous wastes such as heavy metals and radioactive substances, so that it has a direct impact on human health and existing ecosystems. Hence, the investigation on the necessary strategies to control and eliminate these hazards has been the goal of various researches. In this study, the elimination of cobalt 60 radionuclides was investigated due to their abundance in the wastewaters of nuclear industries such as spent fuel reprocessing plants and nuclear power plants. Thus, novel surfacemodified hematite nanoparticles (αFe2O3 NPs) were prepared by hydrothermal method at 250 °C and using iron(III) chloride hexahydrate (FeCl3.6H2O) and oleic acid (C₁₈H₃₄O₂) as raw materials for the removal of cobalt60 radiostations from aqueous solutions. The synthesized αFe2O3 NPs were characterized by XRD, FTIR, SEM, TEM, and BET. According to the results, the synthesized nanocrystals were more (90%) of nanorods 6030 nm, along with irregular hexagonal nanoscale particles at a thickness of 40 100 nm distributed among them.  The specific surface area was determined 31.29 m2/g and the effect of some variables such as pH, adsorbent weight, initial concentration of cobalt60 radio cations, temperature, and contact time was significant on the absorption process. The optimized condition for cobalt60 removal from aqueous solution was obtained in 25±1 °C , initial radio cation concentration of 1 mg/L, pH 6.5, contact time of 2 h, and nano αFe2O3 sorbent concentration of 20 mg/L. On the other hand, the RedlichPeterson isotherm model was suitable for describing homogenous cobalt60 adsorption with the maximum uptake capacity 142.86 mg/g at 25±1 °C. In contrast, analysis of experimental data showed that the cobalt60 adsorption onto the synthesized nano αFe2O3 well fitted the Ho model as linear pseudosecondorder kinetics. Therefore, it can be concluded that the synthesized novel surfacemodified αFe2O3 NPs is an effective, promising, and environmentfriendly adsorbent with high capability in the removal of cobalt60 radionuclides from aqueous solutions such as wastewaters.