Επίδραση ακτινοβόλησης και τροποποίησης με κυτταρίνη σε Ελληνικό μπεντονίτη για εφαρμογές στην απομάκρυνση Cs και Co απο πυρηνικά απόβλητα χαμηλής ραδιενέργειας
Creators: name: Διανέλλου, Ηρώ Νικολάου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Ακτινοβόληση
Δυαδικό σύστημα
Προσρόφηση
Irradiation
Bivalent system
Adsorption

description: Τα ραδιενεργά στοιχεία Cs και Co βρίσκονται στα απόβλητα χαμηλής στάθμης ραδιενέργειας (LLW) που παράγονται από τα πυρηνικά εργοστάσια και άλλες πυρηνικές δραστηριότητες. Ο καθαρισμός των υγρών πυρηνικών αποβλήτων είναι αναγκαίος λόγω του κινδύνου συσσώρευσης των παραπάνω στοιχείων στη γεώσφαιρα και βιόσφαιρα με σοβαρές επιπτώσεις υγείας στους ζώντες οργανισμούς. Η μέθοδος της προσρόφησης κυρίως με χρήση ζεολίθων και ορυκτών της αργίλου σε ακατέργαστη ή τροποποιημένη μορφή αποτελεί διαδεδομένη μέθοδο περιορισμού των παραπάνω στοιχείων. Όμως δεν έχει ερευνηθεί εκτενώς η επίπτωση της ακτινοβολίας-γ, στην προσροφητική ικανότητα των υλικών. Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία ερευνήθηκε η προσροφητική ικανότητα Ελληνικού μπεντονίτη Κιμώλου σε υδατικά διαλύματα Cs και Co στην αρχική του μορφή αλλά και μετά από έκθεση σε ακτινοβολία-γ καθώς και έπειτα από τροποποίηση με κυτταρίνη. Ο προσδιορισμός της συγκέντρωσης του μετάλλου έγινε με φασματοσκοπία ακτίνων-γ χρησιμοποιώντας ραδιοϊχνηθέτες 137Cs και 60Co. Τα πειράματα προσρόφησης πραγματοποιήθηκαν σε διαφορετικές συνθήκες (pH, συγκέντρωση, θερμοκρασία, ανταγωνιστικά ιόντα) τόσο σε μονοστοιχειακά (ξεχωριστά διαλύματα Cs και Co ) όσο και σε δυαδικά συστήματα Cs-Co. Οι φυσικοχημικές αλλαγές του μπεντονίτη λόγω ακτινοβόλησης, και τροποποίησης εξετάστηκαν με τις τεχνικές XRD, FTIR, SEM-EDS και με προσδιορισμό του σημείου pH μηδενικού φορτίου και της ιοντοανταλλακτικής ικανότητας. Η μαθηματική προσομοίωση των αποτελεσμάτων της ισορροπίας της προσρόφησης πραγματοποιήθηκε με την προσαρμογή τους σε μοντέλα, όπως τα Langmuir, Freundlich και η τροποποιημένη μορφή του ανταγωνιστικού μοντέλου Langmuir και το εκτεταμένο μοντέλο Freundlich και υπολογίστηκαν οι θερμοδυναμικές παράμετροι. Η περιβαλλοντική συμβατότητα του υλικού μετά την προσρόφηση των μεταλλικών ιόντων εξετάστηκε με την μέθοδο TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure), σύμφωνα με τις προδιαγραφές της EPA (U.S. Environmental Protection Agency)
description: Radioactive elements Cs, Co are characteristic components of low-level radioactive wastes (LLW), that are being produced from nuclear power plants and other nuclear related activities. Due to the risk of the above elements accumulating in the geospheres and biospheres, with serious health consequences for the living matter, efforts are being made to eliminate them from the wastes. Adsorption with bentonite in raw or modified form is a popular method of restricting the above mentioned elements. But the research concerning the effects of gamma irradiation, to which the bentonite will inevitably be exposed to, to bentonite’s sorption properties is limited. In this Master thesis the sorption properties of Greek bentonite from Kimolos island in aqueous solutions of Cs, Co, before and after irradiation, and after modification with cellulose, have been researched, using radiotracers of 137Cs, 60Co and gamma spectroscopy. For the adsorption experiments different conditions (pH, concentration, temperature, competitive ions) and single component, multicomponent systems of Cs, Co were used. The changes to the physicochemical properties of bentonite due to irradiation and modification were examined through XRD, FTIR, SEM-EDS and determination of pH point of zero charge and ion exchange capacity. The mathematical simulation of the equilibrium isotherm’s results involved the fitting of the experimental data to models, such as Langmuir, Freundlich and the modified competitive Langmuir and extended Freundlich formulas, also the thermodynamic parameters were derived. The environmental compatibility of the metal loaded sorbent was tested by the TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure) method, in accordance with the requirements of EPA (US Environmental Protection Agency).