Оптимизация и оценка подложек




Скачать 350.05 Kb.
НазваниеОптимизация и оценка подложек
страница3/4
Дата публикации22.05.2014
Размер350.05 Kb.
ТипДокументы
literature-edu.ru > Лекции > Документы
1   2   3   4

4. Заключение
В ряде исследований были проведены оценки способности к использованию смешанных подложек из хемосорбентов для эффективного и одновременного извлечения нескольких продуктов деления и элементов активации, включая Co, Zr, Nb, Ru, Ag, Te, Sb, Ba, Cs, Ce, Eu, Np, Pa, и Th из природных вод. Загрузка в «пакете» и исследования проницаемости определили потенциальные хемосорбенты для экспериментов в протоке.

На основании этих и других результатов из литературы [11,12], исследовалась производительность смеси MnO2 и Anfezh в зависимости от температуры, солености, размера пробы, наличия DOM и расхода. Температура была умеренной, но комплексно влияла на эффективность смешанной подложки.

Соленость и наличие DOM обычно снижали эффективность хемосорбентов в смеси, по сравнению с синтетическими (то есть, не содержащими органики) пресными средами воды. Объем пробы переменно влияет на эффективность экстракции, в зависимости от интересующего элемента, предполагая, что время пребывания в колонке было более важным, чем объем образца. Исследования расхода показали следующее:
1) Лишенные значительных конкурентных реакций, поверхностные комплексы актинидов, Zr, Nb, Ru, Ag, Te, Ce and Eu для поверхности хемосорбентов были быстрыми по сравнению с изучаемым расходом.
2) Механизмы сорбции Co, Sb, Ba и Cs были медленнее и показали линейное уменьшение с увеличением скорости потока в синтетической пресной воде.
3) Кинетика сорбция меньше значит, если проба из пресной воды, содержащей различные количества DOM, а не отбор образца из соленой воды.
Шесть оптимизированных смесей хемосорбентов, содержащих пропитанные MnO2 в сочетании с одним и еще двумя обычными и/или SAMMS сорбентами, также были оценены. Смеси MnO2/Anfezh и MnO2/KCFC/Thiol (1-3 мм)- SAMMS смогли извлечь 8 из 11 целевых изучаемых элементов лучше, чем 80% и 7 из 11 целевых элементов более чем на 90%, соответственно. В целом, смеси сорбентов, несмотря на интерактивные эффекты, смогли увеличить количество элементов, одновременно извлекаемых одной загрузкой хемосорбента, относительно исследований с использованием отдельных видов хемосорбентов.
Благодарности
Эта работа была спонсирована National Consortium for MASINT Research и National MASINT Management Office, проведена Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией - Pacific Northwest National Laboratory при поддержке Texas A&M University, под DOE номером контракта DE-AC06-76RLO-1830. Дополнительная поддержка была получена от IC Postdoctoral Research Fellowship (договор № HM1582-08-1-0022) и NIH Национального института аллергии и инфекционных заболеваний (R01-AI080502).

Ссылки
1. O.B. Egorov, M.J. O’Hara, J.W. Grate, Equilibrium-based preconcentrating minicolumn sensors for trace level monitoring of radionuclides and metal ions in water without consumable reagents, Anal. Chem. 78 (2006) 5480-5490.

2. J.W. Grate, O.B. Egorov, M.J. O’Hara, T.A. DeVo, Radionuclide sensors for environmental monitoring: from flow injection solid-phase absorptiometry to equilibration-based preconcentrating minicolumn sensors with radiometric detection, Chem. Rev. 108 (2008) 543-562.

3. J.M. Schwantes, R.S. Addleman, J.D. Davidson, M. Douglas, D. Meier, O.D. Mullen, M. Myjak, M.E. Jones, M.L. Woodring, B. Johnson, P.H. Santschi, Medium-resolution autonomous in situ gamma detection system for marine and coastal waters, J. Radioanal. Nucl. Chem. 281 (2009), 889-895..

4. W.K. Warburton et al, Digital pulse processing: new possibilities in nu- clear spectroscopy, Applied Radiation and Isotopes, 53 (2000) 913-920.

5. W. K. Warburton, M. Momayezi, P. Grudberg and W. Skulski, Digital pulse processing: New possibilities in portable electronics. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry Volume 248(2) (2001) 301-307, DOI: 10.1023/A:1010651319193.

6. D.G. Jones, Development and application of marine gamma-ray measurements: a review, J. Environ. Rad. 53 (2001) 313-333.

7. C. Wedekind, G. Schilling, M. Gruttmuller, K. Becker, Gamma-radiation monitoring network at sea, 455 Appl. Radiat. Isot. 50 (1999) 733-741.

8. T. Matsunaga, S. Nagao, T. Ueno, S. Takeda, H. Amano, Y. Tkachenko, Association of dissolved radionuclides released by Chernobyl accident with colloidal materials in surface water, Appl. Geochem. 19 (2004) 1581-1599.

9. G. Yidong, D. Normile, Asia’s demand for electricity fuels regional nuclear boom, Science 309 (2005) 1177-1178.

10. P.H. Santschi, S. Bollhalder, S. Zingg, A. Luck, K. Farrenkothen, The self-cleaning capacity of surface waters after radioactive fallout: Evidence from European waters after Chernobyl, 1986 – 1988, Environ. Sci. Technol. 24 (1990) 519-527.

11. B.E. Johnson, P.H. Santschi, R.S. Addleman, M. Douglas, J.D. Davidson, G.E. Fryxell, J.M. Schwantes, Collection of Fission and Activation Product Elements from Fresh and Ocean Waters: A Comparison of Traditional and Novel Sorbents, Applied Radiation and Isotopes, 69, (2011) 205-216.

12. B.E. Johnson, P.H. Santschi, R.S. Addleman, M. Douglas, J. Davidson, J.M. Schwantes, J. In Preparation. Capture of Lanthanides and Actinides from Natural Waters with Conventional and Nanostructured Sorbents.

13. W.E. Prout, E.R. Russell, H.J. Groh, Ion exchange absorption of cesium by potassium hecacyanocobalt (II) ferrate (II), J. Inorg. Nucl. Chem. 27 (1965) 473-479.

14. M.S. Quigley, P.H. Santschi, C.C. Hung, L. Guo, B.D. Honeyman, Importance of acid polysaccharides for 234Th complexation to marine organic matter, Limnol. Oceanogr. 47 (2) (2002) 367-377.

15. L. Guo, P.H. Santschi, Isotopic and elemental characterization of colloidal organic matter from the Chesapeake Bay and Galveston Bay, Mar. Chem. 59 (1997) 1-15.

16. P.H. Santschi, E. Balnois, K. Wilkinson, J. Zhang, J. Buffle, L. Guo, Fibrillar polysaccharides in marine macromolecular organic matter, as imaged by atomic force microscopy and transmission electron microscopy, Limnol. Oceanogr. 43 (5) (1998) 896-908.

17. Z. Varga, Preparation and characterization of manganese dioxide impregnated resin for radionuclide pre-concentration, Appl. Radiat. Isot. 65 (2007) 1095-1100.

18. D.R. Mann, S.A. Casso, In situ chemisorption of radiocesium from seawater, Mar. Chem. 14, (1984) 307-318.

19. R.A. Peterson, S.K. Fiskum, S.T. Arm, D.L. Blanchard, Cesium removal demonstration using selected actual waste samples from the Hanford Reservation tank farm, Sep. Sci. Technol. 41 (2006) 2361-2371.

20. V.P. Remez, Y.A. Sapozhnikov, The rapid determination of cesium radionuclides in water systems using composite sorbents, Appl. Radiat. Isot. 47 (9-10) (1996) 885-886.

21. B.B. Bandong, A.M. Volpe, B.K. Esser, G.M. Bianchini, Pre-concentration and measurement of low levels of gamma-ray emitting radioisotopes in coastal waters, Appl. Radiat. Isot. 55 (2001) 653-665.

22. R.S. Addleman, O.B. Egorov, M.J. O’Hara, B. Busche, T.S. Zemanian, G. Fryxell, Preconcentration and assay of radionuclides with self assembled monolayers on mesoporous supports, J. Radioanal. Nucl. Chem. 263(1) (2005) 59-64.

23. D.S. Moon, W.C. Burnett, S. Nour, P. Horwitz, A. Bond, Preconcentration of radium isotopes from natural waters using MnO2 Resin, Appl. Radiat. Isot. 59 (2003) 255-262.

24. F.D. Ferreira, P. Ciffroy, M.H. Tusseau-Vuillemin, C. Garnier, J.M. Garnier, Modelling exchange kinetics of copper at the water-aquatic moss (Fontinalis antipyretica) interface: Influence of water cationic composition (Ca, Mg, Na and pH), Chemosphere, 74 (2009) 1117-1124.

25. W. Yantasee, C.L. Warner, T. Sangvanich, R.S. Addleman, T.G. Carter, R.J. Wiacek, G.E. Fryxell, C. Timchalk, M.G. Warner, Removal of heavy metals from aqueous systems with thiol functionalized superparamagnetic nanoparticles, Environ. Sci. Technol. 41 (2007) 5114-5119.

26. P.H. Santschi, J. Lenhart, B.D. Honeyman, Heterogeneous processes affecting trace contaminant distribution in estuaries: The role of natural organic matter, Mar. Chem. 58 (1997) 99-125.

27. P.H. Santschi, A.B. Burd, J.-F. Gaillard, A.A. Lazarides, A.A. Transport of materials and chemicals by nano-scale colloids and micro to macro-scale flocs in marine, freshwater and engineered systems. In: Flocculation in Natural and Engineered Environmental Systems, Droppo, I.G., Leppard, G.G., Liss, S.N., and Milligan, T.G., eds., CRC Press, Boca Raton, FL, chapter 9, (2005) pp. 191-210.

28. K.G. Scheckel, D.L. Sparks, Temperature effects on nickel sorption kinetics at the mineral-water interface, Soil Sci. Soc. Am. J. 65 (2001) 719-728.

29. K.D. Collins, Ions from the Hofmeister series and osmolytes: eVects on proteins in solution and in the crystallization process. Methods 34 (2004) 300–311.

30. B.D. Honeyman, Ph.D. Dissertation (1984) Stanford University, Stanford, CA.

31. P.R. Anderson, M.M. Benjamin, Modellng Adsorption in Aluminum-Iron Binary Oxide Suspensions. Environ. Sci. Technol. 24 (1990a) 1586-1592.

32. P.R. Anderson, M.M. Benjamin, Constant-capacitance surface complexation model – Adsorption in silica-iron binary oxide suspensions. In: Chemical Modeling of Aqueous Systems II, Vol. 416, Ch. 21, American Chemical Society (1990b) pp. 272-281.
************************************************************************************************************


Таблицы и рисунки
Таблица 1. Соленость и общее содержание органики (total organic content, TOC) в проверяемой воде


Тип воды

Соленость (‰)

TOC (mg L-1)*

Синтетическая пресная**

< 0.1

< 0.02

Синтетическая Galveston Bay**

23

< 0.02

Пресная Galveston

~ 0.2

5.4 ± 0.26

Пресная Galveston с добавлением солености

35

5.8 ± 0.7

Galveston Bay

23

1.4 ± 0.26

*)TOC определена на Shimadzu TOC-5000.

**) Смотри компоненты синтетической воды в Таблице S-1.

Таблица 2. Эффективность извлечения Cs из морской воды Galveston Bay при постоянном давлении.


Сорбент

Эффективность (%)

Скорость потока (мл/мин)

Anfezh (unsorted)

49.07

13

Anfezh (75-150 мкм)

97.14

16.14

KCFC (1-3 мм)

89.29

16.12

KCFC (88-250 мкм)

99.78

6.6*

FeCN-SAMMS

87.30

4.5*

*) колонки засорены.


Рисунок 1. Изображение экспериментальной установки, используемой для оценки эффективности извлечения хемосорбентом.






Рисунок 2. Эффективность извлечения из морской воды залива Галвестон для колонки с одним сорбентом. Были достигнуты расходы 13,0 , 16,0 , 16,2 и 7,4 мл/мин для колонок MnO2, SAMMS-HOPO, SAMMS-Thiol (1-3 мм), и SAMMS-Thiol (75-150 мкм) столбцов соответственно.





Рисунок 3. Влияние солености и органики на эффективность извлечения для колонки со смесью сорбента, пропитанного MnO2 (0,4 г) и Anfezh (0,1 г), при этом скорость потока в пределах от 15,9 до 17,0 мл/мин.






Рисунок 4. Влияние температуры от 1°С до 95°С, воздействие на эффективность извлечения из морской воды залива Галвестон смесью MnO2 в смоле и Anfezh. Скорость потока колебалась от 15,4 до 16,4 мл/мин.





Рисунок 5. Эффективность извлечения осколочных элементов колонкой со смешанным сорбентом пропитанным MnO2 (0,4 г) и Anfezh (0,1 г) в зависимости от скорости потока, из 1 литра пресной Galveston Bay, пресной Galveston, пресной Galveston при повышенной солености и синтетической пресной воды.




Рисунок 6. Извлечение актинидов в зависимости от скорости потока для сорбента пропитанного MnO2 из 1литра синтетической пресной воды и морской воды Galveston Bay, и HOPO-SAMMS из 1 литра морской воды Galveston Bay.



Рисунок 7. Эффективности извлечения для оптимизации колонки смешанного сорбента из 1 л морской воды Galveston Bay. Смесь двух сорбентов содержит 0,4 г пропитанной MnO2 и 0,1 избирательного на цезий сорбента. Смесь трех сорбентов содержат 0,3 г пропитанной MnO2, 0,1 г избирательного на цезий сорбента, и 0,1 г Thiol-SAMMS на малых (от 75 до 150 мкм) и крупных (1-3 мм) по размеру частицах. Расход колебался от 15,4 до 16,4 мл/мин.
Дополнительные материалы


Рис S-1. Функциональные поверхности синтезированы на нанопористом кремнеземе и испытаны в данном исследовании.Функциональные группы: a) тиол, b) сульфокислоты (SCX), c) дифосфоновая кислоты (DiPhos) синтезирована, d) 3,4 гидроксипиридинон (HOPO), e) иминодиуксусной кислоты (IDAA), f) этилендиамин-Cu [Fe (CN) 6] (FECN).

Таблица S-1. Типичные компоненты природной среды и рассчитанные гамма-энергии целевых аналитов.






Изотоп

Типичные компоненты природных вод$

Степень окисления источника

Пик энергии (расчет)

(keV)

Standard 1

57Co

II (CoCO3)0

II (CoCl2)

122.1

95Zr

IV (Zr(OH)5-)

II (ZrNO3)

756.8

106Ru

VI (RuO42-),

II ( RuNO3+)

III (RuCl3)

via 106Rh @

511.8

110mAg

I (AgCl2-)

I (AgCl32-)

I (AgNO3)

884.7













123mTe

VI (TeO(OH)5-),

VI (Te(OH)60),

IV (TeO(OH)3-)

VI (TeCl6)

159.0

125Sb

V (Sb(OH)6-)

III (Sb(OH)30)

III (SbCl3)

427.9

133Ba

II (Ba2+)

II (BaCl2)

356.0

137Cs

I (Cs+)

I (CsCl)

661.6

139Ce

III (Ce(CO3)+),

III (Ce(CO3)2-

IV (Ce(OH)4)

III (CeCl3)

165.9

155Eu

III (Eu(CO3)+),

III (Eu(CO3)2-)

III (EuCl3)

86.54


Standard 2

234Th







63.3

233Pa







312.2

237Np







86.5


$) взято с Fig. 3.1, Ref.1. Данные на Te взяты из Ref.2, по другим - из Ref. 3.

†) Ref. 4.

1   2   3   4

Похожие:

Оптимизация и оценка подложек iconСписок литературы авдеева, Т. К. Оптимизация процесса повторения...
Авдеева, Т. К. Оптимизация процесса повторения учебного материала на уроках алгебры в восьмилетней школе: автореферат дис. … канд...

Оптимизация и оценка подложек iconКонтрольная работа № «Оценка факторов, влияющих на прибыль предприятия»
Работа выполняется на качественном (описательном) уровне и производится оценка влияния различных факторов различными методами (например,...

Оптимизация и оценка подложек iconНачала
Исследование сборных пустотных железобетонных плит перекрытий и оптимизация с точки зрения массового применения в Ираке

Оптимизация и оценка подложек iconГородской семинар мастер-класс
...

Оптимизация и оценка подложек iconТаджикский институт последипломной подготовки медицинских кадров
Оптимизация диагностики и коррекции ишемического реперфузионного синдрома при острой странгуляционной кишечной непроходимости

Оптимизация и оценка подложек iconРабочая программа по дисциплине ен. Р. 1 «Методы моделирования и...
Омский институт водного транспорта (филиал) фбоу впо «Новосибирская государственная академия водного транспорта»

Оптимизация и оценка подложек iconЛабораторная работа №2 Тема : Многомерная безусловная оптимизация...
Цель работа: знакомство с методами многомерной безусловной оптимизации первого и нулевого порядка и их освоение, сравнение эффективности...

Оптимизация и оценка подложек iconРабочая программа учебной дисциплины «экономическая оценка инвестиций»

Оптимизация и оценка подложек iconЭкзаменационные вопросы
Образование Древнерусского государства, норманнская теория и ее оценка в исторической литературе

Оптимизация и оценка подложек iconЭкономическая оценка диверсифицированного железорудного предприятия
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета

Литература


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
literature-edu.ru
Поиск на сайте

Главная страница  Литература  Доклады  Рефераты  Курсовая работа  Лекции