8 июля 2022

Ученые НИТУ «МИСиС», Саудовской Аравии и Китая разработали новый метод получения адсорбентов для удаления урана из сточных вод АЭС и промышленных предприятий

Ученые НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Саудовской Аравии и Китая разработали простой и эффективный метод получения адсорбентов для удаления урана из сточных вод атомных электростанций и промышленных предприятий. В качестве исходного сырья предлагается использовать твердые осадки городских сточных вод. Синтезированные исследователями материалы способны удалять до 99% урана. Работа опубликована в журнале Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects.

Уран — радиоактивный металл, нашедший широкое применение в атомной энергетике и других отраслях промышленности. Сточные воды, содержащие уран, образуются, в том числе, в результате добычи урановых руд и работы атомных электростанций. Его повышенное содержание в потребляемых человеком в пищу животных и растениях может приводить к нарушениям работы печени и почек, в отдельных случаях с летальным исходом.

На сегодняшний день для очистки стоков от урана применяются технологии химического осаждения, отделение урана с помощью мембран и использование различных адсорбентов. Последний способ считается наиболее перспективным, поскольку это недорого, несложно и эффективно. Поэтому ученые постоянно заняты поиском наиболее эффективных адсорбентов и экономически выгодных способов их производства, регенерации и конечной утилизации.

Коллектив ученых из Университета короля Абдулазиза, Южно-китайского технологического университета и НИТУ «МИСиС», разработал простой и эффективный метод получения сразу двух видов высокоэффективных адсорбентов из осадков муниципальных сточных вод: гуминовой кислоты и мезопористого диоксида кремния.

В качестве исходного сырья исследователи использовали осадок бытовых сточных вод с содержанием воды 78,6% и гуминовых кислот — 6,72%. Эксперимент проводился с использованием модельного раствора с содержанием урана 1000 мг/л.

Для получения гуминовой кислоты 30 гр осадка были смешаны с 1,5 г гидроксида калия. Затем полученная смесь была помещена в гидротермальный реактор на 42 минуты при температуре 170°C, после чего из полученного раствора были выделены дегидрированный осадок и гуминовая кислота.

После того, как из осадка были удалены все органические компоненты, содержание диоксида кремния в нем составило порядка 70%. После термической обработки, промывки и сушки было получено вещество с содержанием мезопористого диоксида кремния 98,8%.

«Полученная гуминовая кислота позволяет извлекать до 99% содержащегося в стоках урана. При использовании мезопористого диоксида кремния максимальная эффективность извлечения составила порядка 90%», — рассказал один из авторов исследования, к.т.н., ведущий эксперт НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС», Валентин Романовский.

Ведущий эксперт НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Валентин Романовский

Предложенный метод позволяет получать высокоэффективные адсорбенты, одновременно утилизируя муниципальные отходы, что делает его применение особенно перспективным на территории крупных городских агломераций, которые обеспечиваются электроэнергией с помощью атомных электростанций, уверены авторы исследования.