Ultrafast and selective capture of 99TcO4-/ReO4- from wastewater by hyper-branched quaternary ammonium group-functionalized resin

吸附 化学 废水 煅烧 水溶液 选择性 离子交换 工业废水处理 溶解度 化学工程 有机化学 催化作用 离子 废物管理 工程类
作者
Juan Tong,Junqiang Yang,Xiao‐Bo Li,Kesheng Hu,Yangchen Lu,Man Wang,Yichen Hu,Keliang Shi
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier BV]
卷期号:466: 133671-133671 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2024.133671
摘要

99Tc primarily exists high mobility in the natural aqueous environment due to its extremely high solubility and non-complexing features, which can easily cause radioactive pollution. We herein report a general strategy for constructing a novel resin (SiPAN-PEI) with multiple positive charges nitrogen, exhibiting ultrafast adsorption kinetics (< 3 min), superior adsorption capacities (463.96 mg g−1), and excellent selectivity in the presence of excess competitive anions, which exceed those of most commercial resins. Moreover, based on impressive structure stability in extreme conditions, SiPAN-PEI can still maintain superior adsorption abilities after suffering irradiation, calcination, and immersion in strong acid. In addition, the separation performance kept excellently after five loading-washing-eluting cycles and the total adsorption ratio can still reach 97 %. Outstandingly, SiPAN-PEI can remove most of ReO4- from simulated nuclear wastewater through a sequential injection automatic separation system and can reduce the concentration of ReO4- to the maximum concentration standard set by the World Health Organization (WHO) in a short time. Leveraging density functional theory calculations and other characteristics clearly elucidated adsorption mechanism of anion-exchange between Cl- and TcO4-/ReO4-. In terms of superior adsorption property, SiPAN-PEI is demonstrated to be a pretty candidate for 99Tc elimination from wastewater.
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