The adsorption behaviors of strontium and cesium ions on fly ash, natural zeolites, and zeolites synthesized from fly ash were investigated. The zeolites synthesized from fly ash had greater adsorption capabilities for strontium and cesium ions than the original fly ash and natural zeolites. The maximum adsorption capacity of synthetic zeolite for strontium and cesium ions was 100 and 154 mg/g, respectively, It was found that the Freundlich isotherm model could fit the adsorption isotherm. The distribution coefficients (K$\_$d/) for strontium and cesium ions were also calculated from the adsorption isotherm data, The distribution coefficients decreased with increasing equilibrium concentration of strontium and cesium ions in solution. By studying the removal of cesium and strontium ions in the presence of calcium, magnesium, sodium, potassium, sulfate, nitrate, nitrite, and EDTA (in the range of 0.01 - 5 mM) it was found that these coexistence ions competed for the same adsorption sites with strontium and cesium ions.
Cheon, Kyeong Ho;Choi, Jeong-Hak;Shin, Won Sik;Choi, Sang June
Journal of Environmental Science International
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v.23
no.9
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pp.1609-1618
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2014
In this study, as a fundamental study for the remediation of the radionuclides-contaminated soil, the adsorption of cobalt, strontium, and cesium on natural soil and kaolin were experimently investigated and adsorption characteristics were evaluated by using several adsorption kinetic and isotherm models. The pseudo-first-order kinetic model (PFOM), pseudo-second-order kinetic model (PSOM), one-site mass transfer model (OSMTM), and two compartment first-order kinetic model (TCFOKM) were used to evaluate the kinetic data and the pseudo-second-order kinetic model was the best with good correlation. The adsorption equilibria of cobalt, strontium, and cesium on natural soil were fitted successfully by Redlich-Peterson and Sips models. For kaolin, the adsorption equilibria of cobalt, strontium, and cesium were fitted well by Redlich-Peterson, Freundlich, and Sips models, respectively. The amount of adsorbed radionuclides on natural soil and kaolin was in the order of cesium > strontium > cobalt. It is considered that these results could be useful to predicting the adsorption behaviors of radionuclides such as cobalt, strontium, and cesium in soil environments.
Cesium is a major product of uranium fission, which is the most commonly existed radionuclide in radioactive wastes. Various technologies have been applied to separate radioactive cesium from radioactive wastes, such as chemical precipitation, solvent extraction, membrane separation and adsorption. Crown ethers and calixarenes derivatives can selectively coordinate with cesium ions by ion-dipole interaction or cation-π interaction, which are promising extractants for cesium ions due to their promising coordinating structure. This review systematically summarized and analyzed the recent advances in the crown ethers and calixarenes derivatives for cesium separation, especially focusing on the adsorbents based on extractants for cesium removal from aqueous solution, such as the grafting coordinating groups (e.g. crown ether and calixarenes) and coordinating polymers (e.g. MOFs) due to their unique coordination ability and selectivity for cesium ions. These adsorbents combined the advantages of extraction and adsorption methods and showed high adsorption capacity for cesium ions, which are promising for cesium separation The key restraints for cesium separation, as well as the newest progress of the adsorbents for cesium separation were also discussed. Finally, some concluding remarks and suggestions for future researches were proposed.
This study was conducted to investigate the effect of soil and groundwater environment changed by wildfire on cesium adsorption and transport. Soil samples (A, B) used in the study were collected from Gangwon-do, where wildfires frequently occur, and the adsorption and transport of cesium in the samples were evaluated through batch and column experiments. As a result of the batch adsorption experiments with various concentrations of cesium (CW ≈ 10~105 ㎍/L), the adsorption distribution coefficient (Kd) of cesium was higher in sample A for all observed concentrations. It means that the adsorption capacity of sample A was higher to that of sample B, which was also confirmed through the parameters of adsorption isotherm models (Freundlich and Langmuir model) applied to the experimental results. The fixed bed column experiments simulated the actual soil and groundwater environment, and they showed that cesium was retarded approximately 43 and 27 times than a nonreactive tracer in sample A and B, respectively. In particular, a significant retardation occurred in the sample A. Although sample A contains little clays, total organic carbon (TOC) contents were 3 times greater than sample B. These results imply that particulate organic matter caused by wildfire might influence the adsorption and transport of cesium in the organic matter-rich soil and groundwater environment.
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.21
no.1
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pp.47-52
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1988
The purpose of th this study was to determine an adsorption capaty of cesium by domestic zeolite, clinoptilolite, which has adsorption selectivity and resistence to radiolytic degradation, and to find the operation of column packed natural or Na cinoptiloite. The exchange capacity of cesium was 0, 875 m eq-per gram of clinopilolite. Na clinoptilolite was mire effective for cesium removal than naturl clioptilolite. Then, the results show that the domestic cilnoptilolite activated with sodium hydroxide colud be applicable for removal of cesium from liquid radwastes.
The problem of water contamination by long-living cesium and strontium radionuclides is an urgent environmental issue. The development of facile and efficient technologies based on nanostructured adsorbents is a perspective for selective radionuclides removal. In this regard, current work aimed to obtain the nanostructured magnetic zeolite composites with high adsorption performance to cesium and strontium ions. The optimal conditions of hydrothermal synthesis were established based on XRD, SEM-EDX, N2 adsorption-desorption, VSM, and batch adsorption experiment data. The role of chemical composition, textural characteristics, and surface morphology was demonstrated. The monolayer ionexchange mechanism was proposed based on adsorption isotherm modeling. The highest Langmuir adsorption capacity of 229.6 and 105.1 mg/g towards cesium and strontium ions was reached for composite obtained at 90 ℃ hydrothermal treatment. It was shown that magnetic characteristics of zeolite composites allowing to separate spent adsorbents by a magnet from aqueous solutions.
The 131Cs radioisotope with a short half-life time and high average radiation energy can treat the cancer effectively in prostate brachytherapy. The typical 131Cs production processes have a separation step of the cesium from 131Ba to obtain a high specific radioactivity. Herein, we suggested a novel 131Cs separation method based on the Ba2+ adsorption of alginate beads. It is necessary to reduce the affinity of alginate beads to cesium ions for a high production yield. The carboxyl group of the alginate beads was replaced by a sulfonate group to reduce the cesium affinity while reinforcing their affinity to barium ions. The modified beads exhibited superior Ba2+ adsorption performances to native beads. In the fixed-bed column tests, the saturation time and adsorption capacity could be estimated with the Yoon-Nelson model in various injection flow rates and initial concentrations. In terms of the Cs elution, the modified alginate showed better performance (i.e., an elution over 88%) than the native alginate (i.e., an elution below 10%), indicating that the functional group modification was effective in reducing the affinity to cesium ions. Therefore, the separation of cesium from the barium using the modified alginate is expected to be an additional option to produce 131Cs.
In this study, a new type of composite material combined with carbonyl iron, a relatively strong ferromagnetic material, was prepared to overcome the current application limitations of Prussian blue, which is effective in removing radioactive cesium. The surface of the prepared composite was analyzed using SEM and XRD, and it was confirmed that nano-sized Prussian Blue was synthesized on the particle surface. In order to evaluate the cesium removal ability, 0.2 g of the composite prepared for raw cesium aquatic solution at a concentration of 5 ㎍ was added and reacted, resulting in a cesium removal rate of 99.5 %. The complex follows Langmuir's adsorption model and has a maximum adsorption amount (qe) of 79.3 mg/g. The Central Composite Design (CCD) of the Response Surface Method (RSM) was used to derive the optimal application conditions of the prepared composite. The optimal application conditions achieved using Response optimization appeared at a stirring speed of pH 7, 17.6 RPM. The composite manufactured through this research is a material that overcomes the Prussian Blue limit in powder form and is considered to be excellent economically and environmentally when applied to a cesium removal site.
Jong-Soo Choi;Suk Soon Choi;Choong Jeon;Tae-Young Jeong;Jeong Hyub Ha;Jae-Hoon Lee
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.31
no.3
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pp.65-71
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2023
Cesium discharged from nuclear power plants requires technology for safely treating, due to its harmfulness to the human body. In this work, activated carbon impregnated with triethylenediamine (TEDA) process was applied to effectively remove cesium dissolved in aqueous solution. The surfaces on the activated carbon were chemically modified with various TEDA concentrations (2.5, 5.0, 7.5, 10.0, and 12.5%) and the optimal TEDA concentration was obtained to be 5.0% by the assessment for cesium removal efficiency. In addition, when 5.0% TEDA-impregnated activated carbon was used to treat 5.0 and 10.0 mg/L of cesium, the removal efficiency was 71.5% and 61.1%, respectively. Also, it was found to be the chemical adsorption from the adsorption kinetics experiment by temperature change. A novel remediation technology developed in this study could be practically employed for removing cesium contained in surface and ground water.
Prussian blue (PB) is known to be an effective material for radioactive cesium adsorption, but its nano-range size make it difficult to be applied for contaminated water remediation. In this study, a simple and versatile approach to immobilize PB in the supporting matrix via surface functionalization was investigated. The commercially available poly vinyl alcohol (PVA) sponge was functionalized by acrylic acid (AA) to change its major functional group from hydroxyl to carboxylic, which provides a stronger ionic bond with PB. The amount of AA added was optimized by evaluating the weight change rate and iron(III) ion adsorption test. The FTIR results revealed the surface functional group changing to a carboxyl group. The surface functionalization enhanced the attachment of PB, which minimized the leaching out of PB. The $Cs^+$ adsorption capacity significantly increased due to surface functionalization from 1.762 to 5.675 mg/g. These findings showed the excellent potential of the PB-PAA-PVA sponge as a cesium adsorbent as well as a versatile approach for various supporting materials containing the hydroxyl functional group.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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