Изучение минерального состава природных глин Республики Беларусь и их сорбционных свойств по отношению к радионуклидам цезия и стронция
Authors: Баклай Анатолий Анатольевич , Маковская Наталья Александровна , Леонтьева Татьяна Геннадьевна , Кузьмук Дарья Алексеевна 
Published: August 2021

В работе представлены результаты исследований минерального состава и сорбционных характеристик по отношению к радионуклидам 137Cs+ и 85Sr2+ образцов природных глин, отобранных из месторождений «Кустиха», «Городное», «Острожанское» и «Марковское» Республики Беларусь.

Методом рентгенофазового анализа установлено, что основными глинистыми минералами в изученных образцах природных глин являются мотмориллонит, иллит и каолинит. Наибольшее количество монтмориллонита содержит образец глины из месторождения «Острожанское» (56.3 мас. %), а наименьшее – образец глины из месторождения «Кустиха» (28.5 мас. %), для которого количество иллита наибольшее (33.7 мас.%). Для остальных образцов глин содержание иллита изменяется от 3.0 до 4.8 мас.%. Каолинит в наибольших количествах присутствует в образцах глин из месторождений «Марковское» (14.7 мас.%) и «Кустиха» (8.3 мас.%), а для остальных глин его содержание не превышает 7.0 мас.%. Монтмориллонит в составе образцов глин представлен в основном Ca– или Mg-формой.

Установлено, что значения коэффициента распределения 137Cs+ (Kd 137Cs+) для образцов глин из месторождений «Кустиха», «Городное», «Острожанское» и «Марковское» при сорбции микроколичества 137Cs+ из раствора с концентрацией NaNO3 0.1 моль/дм3 составляют (1.5-2.7) · 103 см3/г (соотношение фаз твердое : жидкое=1 : 100). Это в 1.1-2.0 раза выше по сравнению со значениями Kd 137Cs+ для образцов клиноптиллолита Шивертуинского месторождения и бентонитовой глины месторождения «10-й Хутор» (Россия). Показано, что ионы K+ оказывают большее влияние на сорбцию 137Cs+, чем ионы Na+. Влияние ионов K+ становится заметным уже при концентрации K+0.01 моль/дм3, что связано с тем, что калий является геохимическим аналогом цезия.

Установлено, что образцы природных глин лучше сорбируют 137Cs+ из водопроводной воды, чем 85Sr2+. Значения Kd 85Sr2+ при сорбции из водопроводной воды для образцов глин в 26-149 раз ниже, чем Kd 137Cs+. При сорбции микроколичества 85Sr2+ из раствора Ca(NO3)2 концентрацией0.01 моль/дм3 для всех изученных образцов природных материалов из месторождений «Кустиха», «Городное», «Острожанское», «Марковское», «10-ый Хутор», «Шивертуинское» значения Kd 85Sr2+ значительно снижаются по сравнению со значениями Kd 85Sr2+ для сорбции 85Sr2+ из водопроводной воды и составляют 40, 35, 54, 33, 65 и 71 см3/г соответственно. Это объясняется значительной конкуренцией ионов Ca2+ и Sr2+ за места сорбции и связано с близостью размеров ионных радиусов кальция и стронция.

Среди изученных образцов природных материалов наибольшими значениями коэффициента распределения при сорбции 137Cs+ из водных растворов обладает образец глины из месторождения «Марковское» (Республика Беларусь), а при сорбции 85Sr2+ – клиноптиллолит Шивертуинского месторождения (Россия). Полученные результаты исследования показали, что природная глина из месторождения «Марковское» Республики Беларусь может быть использована для эффективной очистки природных вод от радионуклида 137Cs+ и создания барьеров безопасности при изоляции радиоактивных отходов.