Sıvı nükleer atıklardan baryum ve stronsiyumun uzaklaştırılmasında hidrate seryum dioksitin kullanılabilirliğinin incelenmesi
Investigation of hydrated cerium dioxide utilization for the removal of barium and strontium from liquid nuclear waste
Yazar: EMİNE NOSTAR
Danışman: PROF. DR. YÜKSEL  ALTAŞ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nükleer Bilimler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Enerji = Energy ; Kimya = Chemistry ; Nükleer Mühendislik = Nuclear Engineering

Özet:
Bu çalışmada baryum ve stronsiyum iyonlarının adsorpsiyon davranışlarını incelemek amacıyla farklı yöntemler kullanılarak hidrate seryum dioksit tozları hazırlanmıştır. Sentezlenen adsorbanlardan en etkin olanı ön denemelerle elde edilen verilerin değerlendirilmesiyle seçilmiştir. Amonyum seryum(IV) nitrat tuzundan yola çıkılarak hazırlanan tozun hidrojen formunun en uygun adsorban olduğuna karar verilmiş, baryum ve stronsiyum iyonlarının alım çalışmaları bu adsorban ile yapılmıştır. Granüler formdaki adsorban ICP-OES, XRD, TGA/DTA, SEM ve yüzey alanı porozite analizleri ile tanımlanmış ve karakterize edilmiştir. Hidrate seryum dioksitin baryum ve stronsiyum iyonlarını adsorpsiyonu kesikli yöntem ile; pH, iyonların başlangıç derişimleri, sıcaklık ve temas süresi gibi parametrelere bağlı olarak incelenmiştir. Adsorpsiyon verileri hidrate seryum dioksit tozları için Langmuir, Freundlich ve Dubinin-Radushkevich (D-R) eşitliklerine uyarlanmıştır. Baryum ve stronsiyum adsorpsiyonları için hesaplanan ortalama serbest enerji (E) değerleri 3.79 ve 3.63 kJ.mol-1, adsorpsiyon mekanizmalarında fiziksel kuvvetlerin daha etkin olduğunu göstermektedir. Baryum ve stronsiyum adsorpsiyon sistemleri için termodinamik parametreler standart entalpi (?Ho), standart entropi (?So) ve Gibbs serbest enerji (?Go) değişimleri incelenmiştir. Sonuçlar, sorpsiyonların kendiliğinden istemli olarak gerçekleştiklerini göstermektedir.

Abstract:
In this study, hydrous cerium dioxide powder was prepared by using different methods in order to investigate adsorption behaviors of barium and strontium ions. Most effective synthesized adsorbent was selected according to evaluation of data which were obtained from preliminary trials. According to results, hydrogen form powder which is prepared from ammonia cerium (IV) nitrate salts, has been decided that the most appropriate adsorbent and the adsorption studies of barium and strontium ions were done with this adsorbent. The granular form adsorbent was identified and characterized by ICP-OES, XRD, TGA/DTA, SEM and Specific Surface Area analysis. Adsorption of barium and strontium ions on hydrated cerium dioxide were investigated with batch method depending on effecting parameters such as pH, initial concentration of ions, temperature and contact time. Adsorption data for the hydrated cerium dioxide have been interpreted in terms Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich equations. Calculated values of the adsorption mean free energy, E for barium and strontium adsorptions 3.79 and 3.63 kJ.mol-1 showed that physical forces are more effective in adsorption mechanism. Thermodynamic parameters such as standard enthalpy (?Ho), standard entropy (?So) and Gibbs free energy (?Go) changes were investigated for barium and strontium adsorption systems. Results show that the adsorption mechanisms are spontaneous process.