Hollow flower-like titanium ferrocyanide structure for the highly efficient removal of radioactive cesium from water

吸附 化学 亚铁氰化钾 亚铁氰化物 扩散 钙长石 核化学 选择性 无机化学 海水 动力学 沸石 有机化学 催化作用 物理化学 地质学 物理 海洋学 热力学 量子力学 电极
作者
Hee‐Man Yang,Chan Woo Park,Ilgook Kim,In-Ho Yoon
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:392: 123713-123713 被引量:51
标识
DOI:10.1016/j.cej.2019.123713
摘要

The selective removal of 137Cs from contaminated seawater or radioactive liquid waste remains a challenge due to the presence of high concentrations of competing ions, such as K+, Na+, Mg2+, and Ca2+. Here, we report a simple synthetic strategy to prepare hollow flower-like titanium ferrocyanide (hf-TiFC) for the removal of 137Cs from water with enhanced Cs adsorption properties compared with conventional Cs adsorbents such as zeolites and crystalline silicotitanate (CST). hf-TiFC composed of 2-dimensional TiFC flakes was fabricated using a TiO2 sacrificial template via a simple reaction with potassium ferrocyanide (FC) based on the Kirkendall-type diffusion method under acidic conditions. The resulting hf-TiFC shows much faster Cs adsorption kinetics than the granular form of TiFC (g-TiFC) due to the lack of resistance against intracrystalline diffusion of Cs and a maximum adsorption capacity (454.54 mg/g) 3-fold higher than that of g-TiFC because of the increased effective surface area of hf-TiFC. Moreover, hf-TiFC also has better Cs adsorption kinetics, capacity and selectivity of Cs than do well-known Cs adsorbents such as chabazite (CHA) and protonated CST (HCST). In radioactive tests, even the low concentration of hf-TiFC (0.1 g/L) exhibited excellent removal performances in simulated seawater and nuclear liquid waste at pH 1 and 5.7 M Na+ with a high removal efficiency exceeding 99.1% at an initial 137Cs specific activity of approximately 110 Bq/g.
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