Phosphate Sorption on Boehmite with Eu(III): P K-edge EXAFS Fingerprinting

Actinide sorption to the geological materials can reduce the mobility and bioavailability of radionuclides released to the environment through the development of nuclear weapons and nuclear energy. Under circumneutral pH conditions, actinide sorption can be enhanced by phosphate anions sorbed on oxide mineral surfaces as indicated by the sorption of trivalent lanthanide ions ($Ln^{3+}$), the chemical analog for trivalent actinide ions ($Ac^{3+}$). In this paper, we examined a ternary sorption system of trivalent europium ions ($Eu^{3+}$) sorbed onto boehmite (${\gamma}$-AlOOH) surfaces pre-sorbed with phosphate anions (${PO_4}^{3-}$), using extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectroscopy. In the Eu-$PO_4$-boehmite ternary sorption system, $EuPO_4$ surface precipitates were formed as implicated by Eu $L_{III}$-edge EXAFS spectroscopy. Phosphorus K-edge EXAFS fingerprinting indicated a bidentate mononuclear surface complex formation of phosphate sorbed on boehmite surfaces as well as $EuPO_4$ surface precipitate formation.

뵈마이트 표면의 인산염 및 Eu(III) 수착: 인(P) X-선 흡수분석(EXAFS)에 의한 연구

액티나이드(actinide)의 지질물질로의 수착은 핵에너지와 핵무기 개발로 인하여 인위적으로 자연환경에 노출된 핵종 원소의 이동성과 생물이용가능성을 낮추어 줄 수 있을 것으로 기대된다. 3가의 액티나이드 이온은 3가의 란타나이드(lanthanide) 이온과 유사한 화학적 성질을 띠므로, 3가 액티나이드의 산화광물 표면수착량은, 중성 또는 약한 산성의 pH 상태에서 3가의 란타나이드처럼, 인산염 이온(${PO_4}^{3-}$) 이 수착된 상태에서 크게 증가될 것으로 사료된다. 본 연구에서는 3가액티나이드 이온의 화학적 동족체인 3가 유로피움 이온($Eu^{3+}$)이 인산염이 수착된 상태의 뵈마이트 (${\gamma}$-AlOOH; boehmite) 표면에 수착되는 삼성분 수착계를 X선 흡수분석(EXAFS)을 통하여 관찰하였다. Eu X-선 흡수분석은 Eu-$PO_4$-뵈마이트 삼성분 수착계에서 뵈마이트 표면에 $EuPO_4$ 표면침전물이 형성되는 것을 지시하여 준다. 인산염이 뵈마이트 표면에서 $EuPO_4$ 표면침전물을 형성할 뿐 아니라 두자리 단핵 표면착물을 형성한 것을 P X-선 흡수분석을 통하여 확인하였다.