CC BY
18
_ВЕСТНИК ПНИПУ_
2022 Химическая технология и биотехнология № 3
DOI: 10.15593/2224-9400/2022.2.02 Научная статья
УДК 54.057;541.183.12
Л.С. Пан, Ю.А. Головкова, О.И. Бахирева, М.М. Соколова
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия
ИММОБИЛИЗАЦИЯ ГЕКСАЦИАНОФЕРРАТА ЖЕЛЕЗА (III) НА МОРСКОЙ ТРАВЕ ZOSTERA MARINA ДЛЯ ВЫСОКОГО И СЕЛЕКТИВНОГО УДАЛЕНИЯ ЦЕЗИЯ ИЗ ВОДЫ
Цезий является основным продуктом деления урана, который широко присутствует в радиоактивных сточных водах. Радиоцезий оказывает потенциальное негативное воздействие на здоровье человека и экологическую среду. Поэтому разработка инновационных технологий, способных избирательно удалять радиоактивный цезий, по-прежнему является необходимой задачей.
В данной работе получены новые нетоксичные биосорбенты на основе морской травы Zostera marina и гексацианоферрата Fe (III), которые могут быть использованы для очистки питьевой воды от цезия. Рассмотрено строение полученных материалов методом рентгенофазового анализа. Показано, что синтезированные биосорбенты по степени кристалличности близки к чистому гексациа-ноферрату железа и введение активной фазы в структуру морской травы не приводит к образованию новых кристаллических фаз. Изучены сорбционные свойства биосорбентов по отношению к цезию. Установлено, что иммобилизация активной гексацианоферратной фазы в матрицу биомассы морской травы приводит к повышению сорбционной емкости в 1,8 раза по сравнению с известным медицинским препаратом Ферроцин и к увеличению механической прочности сорбента. Исследовано влияние рН и температуры среды при сорбции цезия на полученных биосорбентах. Установлено, что в интервале рН от 3 до 8 сорбционная емкость практически не изменяется. В более кислой среде показатели незначительно падают из-за конкуренции с ионами водорода. Показана высокая селективность сорбентов к цезию. При 10-кратном превышении концентрации ионов калия и при 20-кратном ионов натрия, по сравнению с концентрацией цезия, сорбционная емкость по цезию снижается менее чем на 20 %. Оценена биологическая безопасность сорбента методом биотестирования на бактериальной культуре Escherichia Coli и проведены испытания полученных материалов на лабораторных крысах. Все это позволяет рекомендовать полученные биосорбенты для использования их в качестве и энте-росорбентов при отравлениях цезием.
Ключевые слова: цезий, био- и энтеросорбенты, сорбционная емкость, морская трава Zostera marina, гексацианоферрат железа (III), дифрактограммы образцов, селективность, биотестирование.
L.S. Pan, Yu.A. Golovkova, O.I. Bakhireva, M.M. Sokolova
Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russian Federation
IMMOBILISATION OF IRON (III) HEXACYANOFERRATE
ON THE SEAGRASS ZOSTERA MARINA FOR HIGH AND SELECTIVE REMOVAL OF CESIUM FROM WATER
Cesium is the main fission product of uranium, which is widely present in radioactive wastewater. Radiocaesium has a potential negative impact on human health and the environment. Therefore, the development of innovative technologies capable of selectively removing radioactive cesium remains a necessary challenge.
In this work new non-toxic biosorbents based on the seagrass Zostera marina and Fe (III) hexacyanoferrate have been obtained, which can be used for drinking water treatment from cesium. The structure of the prepared materials has been examined by X-ray diffraction analysis. It is shown that the synthesized biosorbents are close to the pure iron hexacyanoferrate in crystallinity degree and the introduction of the active phase into the seagrass structure does not lead to the formation of new crystalline phases. The sorption properties of biosorbents in relation to cesium have been studied. It has been found that immobilization of the active hexacyanoferrate phase in a seagrass biomass matrix results in 1.8 times higher sorption capacity compared to the known medical preparation "Ferrocene " and in a higher mechanical strength of the sorbent. The influence of pH and ambient temperature on cesium sorption on the obtained biosorbents has been researched. It is established that in the pH interval from 3 to 8 the sorption capacity practically does not change. In a more acidic environment the indices insignificantly drop due to the competition with hydrogen ions. The high selectivity of the sorbents to cesium is shown. At 10-fold excess ofpotassium ions concentration and at 20-fold excess of sodium ions in comparison with the cesium concentration the sorption capacity by cesium has been decreased by less than 20%. The biological safety of the sorbent by the method of biotesting on the bacterial culture of Escherichia Coli has been evaluated and the obtained materials have been tested on laboratory rats. All this makes it possible to recommend the obtained biosorbents for their use as enterosorbents in cesium poisoning.
Keywords: cesium, bio- and enterosorbents, sorption capacity, seagrass Zostera marina, iron (III) hexacyanoferrate, sample diffractograms, selectivity, biotesting.
Среди антропогенных радионуклидов, загрязняющих биосферу, особого к себе внимания требует радиоактивный цезий. Известно
133
34 изотопа цезия с массовыми числами 114-148, из них только Cs является стабильным, остальные - радиоактивные. Из радиоактивных изотопов наиболее интересен 137Cs с периодом полураспада 30 лет.
Выброс радиоактивного цезия в окружающую среду происходит в результате испытаний ядерного оружия, эксплуатации атомно-энер-гетических объектов, авариях на предприятиях ядерной энергетики. Цезий-137, попавший в атмосферу, является долговременным источни-
ком внешнего и внутреннего облучения людей и животных. Экологическая значимость цезия-137 измеряется сотнями лет. Радионуклиды, попадая в атмосферу, включаются в виде водорастворимых соединений в круговорот веществ в природе: земля - растения - животные - продукты питания - человек - продукты жизнедеятельности - земля [1-3].
Повышение интереса к судьбе этого радионуклида связано с уникальной химической природой цезия. Длительный период полураспада цезия, высокая растворимость в воде его солей, сходство с физико-химическими свойствами калия обусловливают высокую биодоступность цезия в течение многих десятилетий после выброса в природную среду. В связи с этим целесообразно совершенствование традиционных физико-химических методов извлечения радиоактивных элементов, особенно из питьевой воды и продуктов питания, а также поиск альтернативных технологий, в том числе биосорбентов или энтеросор-бентов для обеспечения безопасности животных и человека. Существует огромное разнообразие биологических материалов (бактерии, водоросли, грибы), которые заслуживают к себе внимания как потенциальные сорбенты ионов тяжелых металлов. Они обладают достаточной сорбционной способностью, низкой стоимостью, являются доступными в значительных количествах из-за широкого распространения в природе. Перспективными растениями, способными сорбировать цезий, считаются водоросли. Они могут использоваться для очистки питьевой воды, так как растут в водной среде, имеют большие площади поверхности и пористую структуру. Целлюлозные цепи, а также пектиновые вещества растений благодаря своей разветвленной структуре и большим количеством гидроксильных и карбоксильных групп обладают высокими сорбционными свойствами [4-6].
В настоящее время для выведения радионуклидов существует ряд специфических энтеросорбентов, включающих в себя природные сорбенты и препараты, полученные синтетическим путем. Среди антидотов цезия известны препараты: Ферроцин [7], капсульный препарат под названием Яаё^агёаве для предотвращения облучения внутренних органов (Германия) [8], в ветеринарии широко используют препарат «Бифеж» [9], кормовую добавку «Вита-форце» [10] и др. Однако, когда в растворе наряду с СБ+присутствуют ионы К+, №+, степень поглощения цезия снижается в сравнении с процессом сорбции цезия в отсутствии ионов калия и натрия. В литературе описаны различные методы модифицирования клеточной стенки водорослей путем обра-
ботки химическими реагентами с целью повышения сорбционной емкости и селективности к ионам цезия [11-13]. Одним из возможных методов является последовательная обработка водорослей растворами солей переходных металлов и гексацианоферрата калия [14].
В данной работе в качестве носителя для создания нетоксичного биосорбента была выбрана морская трава типа Zostera marina, которая обитает в широком диапазоне солености воды и является облигатным га-лофитом, для которых повышенное засоление - благоприятный фактор, стимулирующий их жизнедеятельность, рост и развитие. Отмечают, что наиболее интенсивно в них накапливается железо. Значительное поглощение металлов морскими растениями обусловлено наличием в них полисахаридов, для которых характерны ионообменные процессы [15, 16].
В данной работе синтез сорбентов в К+ и Na+ формах на основе гексацианоферрата Fe (III) (ЩФ-Ре(Ш)) и биомассы морского растения Zostera marina (Z. marina) осуществляется следующим образом: высушенное растение Z. marina измельчали, последовательно промывали 0,1 н. соляной кислотой и дистиллированной водой и сушили при 80 °С. Иммобилизацию гексацианоферрата Fe (III) в матрице материала-носителя осуществляли путем последовательной обработки морских водорослей растворами Fe(NO3)3, K4(Fe(CN)6 или Na4Fe(CN)6. После выдерживания в каждом растворе в течение 24 ч водоросли промывали 0,1 н. соляной кислотой, затем дистиллированной водой и высушивали при 80 °С. Такая последовательная обработка водорослей в водных растворах приводит к стабильному и гомогенному распределению ГЦФ фазы внутри матрицы водорослей.
Для определения содержания калия и переходных металлов в сорбентах на основе водорослей и гексацианоферрата Fe (III) образцы сорбентов разлагали концентрированными азотной и серной кислотами. Содержание ионов K+, Na+, Fe2+, Fe3+ в полученных растворах определяли на атомно-абсорбционном спектрометре Thermo Scientific (AAC) iCE 3500.
Проведен анализ состава синтезированных биосорбентов (результаты представлены в табл. 1), изучены их сорбционные способности по отношения к ионам цезия в динамических условиях. Рассчитаны значения их полной динамической сорбционной емкости (ПДСЕ) по формуле
где Сисх, Сравн - исходная и равновесные концентрации цезия в пропущенном через колонку растворе, мг/л; V - объем пропущенного через колонку раствора, л; дасорб - масса сорбента в колонке, г.
Таблица 1
Состав полученных сорбентов. Значения ПДСЕ
№ п/п Сорбент Формула гексацианоферратной фазы ПДСЕ, мг(Сз+)/г (сорбента) ПДСЕ, моль(С8+)/ммоль |Те(С^б)]
1 Водоросли-ГЦФРе(Ш)-Ш-Н Н1^ао,9рео,5ре(С^б] 95,6 1,09
2 Водоросли-ГЦФРе(Ш)-К-Н Но,95Ко,8рео,75ре(С№)6] 83,6 0,98
Содержание ГЦФ-фазы в составе сорбентов составляет примерно 18-20 (мас. %).
Наличие ионов водорода в составе биосорбента объясняется необходимостью промывания на конечной стадии синтеза биосорбента раствором HCl для вымывания соосажденного гидроксида железа.
Результаты показывают, что синтезированные сорбенты проявляют высокую сорбционную способность. Самый высокий результат показывает образец Водоросли-ГЦФ-Ре(П1)-№. Однако биосорбент в калиевой форме проявляет более высокую кристалличность и механическую прочность, по сравнению с сорбентом в натриевой форме. Это обусловлено большим радиусом иона щелочного металла (Na+^K+), входящего в состав активной гексацианоферратной фазы, что препятствует пептизации сорбента, но при этом снижает его сорбционную емкость.
Изучены два различных метода иммобилизации ГФЦ-фазы на водорослях. Первый метод заключается в смешивании готовой фазы ГЦФЕе(Ш)-К-Н с биомассой набухших водорослей, второй - в последовательной обработке набухших в воде водорослей растворами Fe(III) и гексацианоферрата калия. Результаты сорбции цезия на полученных сорбентах, а также сорбционные емкости по цезию на чистых водорослях и ГЦФБе(Ш)-К-Н, полученного в аналогичных условиях, и препарата Ферроцин (для сравнения) приведены в табл. 2.
Результаты показывают, что водоросли практически не сорбируют цезий. Сорбент, полученный смешением водорослей со свежеосажден-ной гексацианоферратной фазой (Водоросли + ГЦФБе(Ш)-К-Н), уступает по сорбционной способности иммобилизованному биосорбенту (Во-доросли-ГЦФБе(Ш)-К-Н), но превосходит как чистые водоросли, так и
ГЦФЕе(Ш)-К-Ы. Содержание ГЦФ фазы в составе сорбентов 3 и 4 составляет 50 и 18 % соответственно. Можно предположить, что даже при смешивании свежеосажденной ГЦФ-фазы с биомассой водорослей происходит равномерное распределение сформировавшейся активной фазы внутри полости морских водорослей, что приводит к увеличению сорб-ционной емкости. Иммобилизация активной гексацианоферратной фазы в матрицу биомассы морского растения также приводит к большей устойчивости сорбента в водных растворах, увеличению площади поверхности контакта сорбента с ионами цезия и, как следствие, к более высоким сорбционным характеристикам биосорбента по сравнению с медицинским препаратом Ферроцин®, синтезируемом на основе ГЦФ Ее(Ш) (несмотря на то, что содержание гексацианоферратной фазы почти в 3 раза меньше, чем в смешанном образце).
Таблица 2
Сорбционная способность биосорбентов, полученных смешением чистых фаз ГЦФЕе(Ш)-К-Ы и водорослей и иммобилизацией водорослей ГЦФ-фазой (Водоросли-ГЦФЕе(Ш)-К-Ы)
№ п/п Сорбент ПДСЕ, мг (С8+)/г (сорбента)
1 ГЦФРе(Ш)-К-Ы 49,5
2 Водоросли 7,4
3 Водоросли+ГЦФРе(Ш)-К-Ы 49,8
4 Водоросли-ГЦФРе(Ш)-К-Ы 83,6
5 Медицинский препарат Ферроцин 45,19
Композиционный материал, включающий ГЦФ-Ре(Ш) и биомассу водорослей, проявляет селективность по отношению к ионам цезия только при условии формирования самостоятельной микрокристаллической фазы. Для проверки реализации этого требования при получении сорбционного материала образцы композиционных материалов и исходных водорослей были подвергнуты рентгенофазовому анализу (РФА). РФА выполняли на установке ДРОН-2,0. Использовали СиКа-излучение (X = 1,5418 А).
Дифрактограммы исходных водорослей содержат четкие дифракционные максимумы, что указывает на кристалличность входящей в состав их целлюлозы (рис. 1). Эти максимумы сохраняются и на ди-фрактограммах образцов композиционных материалов. Таким образом, введение ГЦФЕе(Ш)-К-Н в матрицу биомассы морской травы не приводит к изменению симметрии кристаллической ячейки сорбента и об-
разованию новых кристаллических фаз. На рис. 1 видно, что происходит некоторое уменьшение интенсивности основных дифракционных максимумов, характерных для чистой биомассы водорослей. Для наиболее характерных пиков определяли угол 20, вычисляли высоту пиков (И), и измеряли ширину середины пиков (Ь). Рассчитывали значение Ь/И. Вычисленные параметры приведены в табл. 3.
V
Рис. 1. Дифрактограммы образцов: 1 - ЩФРе(Ш)-К-Н; 2 - Водоросли-ЩФРе(Ш)-К-Н; 3 - Водоросли. Обозначение фаз: ★ - целлюлоза;
V - ГЦФРе(Ш)-К-И
Таблица 3
Результаты рентгенофазового анализа
№ п/п Сорбент 20 Высота пиков И, мм Ширина пиков Ь, мм Ь/И
1 ГЦФРе(Ш)-К-Н 17,5 25,0 35,5 51 35 35 10 10 8 0,2 0,28 0,23
2 Водоросли -ГЦФРе(Ш)-К-Н 17,7 25,2 29,7 35,6 42 32 30 21 8 8 6 7 0,19 0,25 0,2 0,3
3 Водоросли 29,8 62 6 0,097
Полученные данные (Ь/И) позволяют предположить, что синтезированные биосорбенты по степени кристалличности близки к чистому гексацианоферрату железа. Высокая степень сформированности структуры чистых водорослей и особенности их строения позволяют равномерно распределять ГЦФ-фазу в матрице носителя и повысить прочность получаемых биосорбентов.
Изучено влияние кислотности водной среды на сорбцию цезия полученными биосорбентами. Выбор интервала рН определялся практическим применением полученных биосорбентов для очистки питьевой воды от цезия и возможности их использования в качестве энтеросорбентов для выведения радиоактивного цезия из организма человека и животных. Исходя из рН желудочно-кишечного тракта, влияние кислотности среды на сорбционные свойства сорбента определяли в соответствующем интервале рН 1,5-8,5. Полученные результаты приведены на рис. 2.
100 90 | 80
I 70 /
Г60 !/
с 50 /
£ 40 /
В 30 20
10
0 1,50
Рис. 2. Зависимость сорбционной емкости сорбентов от рН среды
В выбранном интервале рН раствора наблюдались высокие значения сорбционной емкости, но в сильнокислой среде сорбция цезия подавляется. Уменьшение сорбционной способности в сильнокислой области может быть связано с высокой конкурентностью ионов водорода.
Известно, что преимущество ГЦФ-сорбентов перед другими сорбционными материалами заключается в их высокой селективности к ионам сб+. В связи с этим изучено влияние конкурирующих ионов №+ и К+, которые широко распространены в водных растворах, содержащих цезий.
Влияние ионов №+ и К+ на сорбцию цезия изучали при совместном присутствии в растворе Сб+ и К+ или сб+ и №+. Исходная концентрация цезия составляла 0,5 мМ, а исходную концентрацию К+и №+ изменяли в пределах от 0 до 10 мМ и от 0 до 140 мМ соответственно. Результаты показаны на рис. 3.
Рис. 3. Зависимость Ка от концентрации ионов натрия и калия для образца сорбента: Водоросли-ЩФ-Fe(Ш)-K-H
Данные зависимости подтверждают высокую селективность биосорбентов к ионам Cs+. Сорбция снижается незначительно. Ионы натрия оказывают слабое конкурирующее влияние даже при 20-кратном превышении концентрации цезия в растворе. При 10-кратном увеличении концентрации калия, по сравнению с концентрацией цезия, и при 100-кратном увеличении концентрации ионов натрия сорбционная емкость снижается менее чем на 20 %. При этом К уменьшается в 6 раз. На графике хорошо видно, что калий в большей степени оказывает мешающее влияние сорбции цезия, чем натрий. Этот факт очень важен, так как жидкие радиоактивные отходы обычно содержат наряду с цезием натрий в высоких концентрациях.
Рассмотрено влияние температуры на сорбцию цезия биосорбентом в статических условиях. Температуру среды изменяли в интервале 20-40 °С. Отбирали пробы по истечению 15 и 60 мин. Анализировали пробы на количество ионов цезия методом атомно-абсорбционной спектроскопии на ААС ¡СБ 3500. Результаты приведены на рис. 4. Для сравнения также приведены результаты, полученные на чистых водорослях и медицинском препарате «Ферроцин».
Рис. 4. Зависимость сорбционной емкости от температуры
Сорбционная способность биосорбентов в выбранном интервале температур практически не изменялась, что указывает на незначительное влияние температуры на процесс сорбции в изученном интервале.
Оценку биологической безопасности сорбента проводили методом биотестирования на бактериальной культуре Escherichia coli. Проявление ингибирующего действия сорбента по отношению к E. coli определяли по изменению максимальной удельной скорости роста (цшах) культуры микроорганизмов. Для этого получили кривые роста культуры E. coli в аэробных условиях на питательной среде, приготовленной двумя способами. В первом случае питательную среду готовили на водопроводной воде, во втором - на воде, загрязненной ионами цезия и очищенной синтезированным биосорбентом. Культивирование проводили при t = 37 °С и скорости перемешивания 130 об/мин. В процессе культивирования периодически отбирали пробы культуральной жидкости и измеряли оптическую плотность (D) на ФЭКе при X = 460 нм. Кривые роста строили в координатах ln(D/D0) - t, где t - время культивирования микроорганизмов, и по тангенсу угла наклона прямолинейного участка кривой роста, соответствующей экспоненциальной фазе роста E. coli, определяли цшах (рис. 5).
В результате цшах при росте E. coli на среде, приготовленной на водопроводной воде, составила 0,36 ч- , а при росте на среде, приготовленной на очищенной от цезия воде с помощью сорбента, - 0,38 ч- . В условиях проведенного эксперимента не было отмечено ингиби-рующего влияния сорбента на рост E. coli.
Проведены лабораторные испытания полученных биосорбентов для выведения цезия из организма крысы. За сутки выделилось в 3 раза
больше цезия, чем при выведении цезия естественным путем, без биосорбента (1,6-5,4), и накопления цезия в органах не наблюдалось. В условиях эксперимента биосорбент не оказывал токсическое действие на организм крыс.
Рис. 5. Кривые роста культуры E. coli: 1 - среда на водопроводной воде; 2 - среда на очищенной от цезия воде с помощью биосорбента
Таким образом, синтезирован новый биосорбент на основе морской травы Zostera marina и гексацианоферрата железа (III), который характеризуется высокой селективностью по отношению к ионам цезия, высокой механической прочностью, высокими сорбционными показателями, способен выводить радионуклиды цезия из организма в широком диапазоне кислотности среды (рН 1,5-8,5) и температур (+20 до +40 °С), обладает большой удельной площадью поверхности, биологической безопасностью, дешевизной и доступностью. Сорбент может быть рекомендован для очистки питьевой воды от цезия, а также для защиты от радиации в результате испытаний, военных действий, аварий на АЭС; в качестве профилактики сотрудникам АЭС, специалистам, работающим с радиоактивными продуктами; в ветеринарии -для лечения домашних животных и скота и т.д.
Список литературы
1. Analysis of the accumulation and redistribution patterns of cesium in Vicia faba grown on contaminated soils / Jin-long Lai, Qian Fu, Zong-ya Tao, Hong Lu, Xue-gang Luo // Journal of Environmental Radioactivity, Elsevier. -2016. - Vol. 164. - P. 202-208.
2. Effect of soil exchangeable potassium content on cesium absorption and partitioning in buckwheat grown in a radioactive cesium-contaminated field / Katashi Kubo, Shigeto Fujimura, Hiroyuki Kobayashi, Tsukuba, Takeshi Ota, Takuro Shinano // Plant Production Science. - 2017. - Vol. 20. - P. 1-10.
3. Burger A.S., Weidinger M. Response of Arabidopsis halleri to cesium and strontium in hydroponics: Extraction potential and effects on morphology and physiology // Biology, Medicine. Ecotoxicology and environmental safety. -2019. - Vol. 184. - P. 10-25.
4. Dharmendra K. Gupta, Clemens Walther. Impact of cesium on plants and the environment. - Springer international publishing Switzerland, 2017. - 324 p.
5. Global searches for microalgae and aquatic plants that can eliminate radioactive cesium, iodine and strontium from the radio-polluted aquatic environment: a bioremediation strategy / Shinya Fukuda, Koji Iwamoto, Mika Atsumi, Akiko Yokoyama, Takeshi Nakayama, Kenichiro Ishida, Yoshihiro Shirawa // J. Plant Res. - 2014. - Vol. 127 (1). - P. 79-89.
6. Koji Iwamoto, Ayumi Minoda. Bioremediation of Biophilic Radionuclides by Algae // Environmental Science. - 2018. - Vol. 1. - P. 1-17.
7. Nobuyoshi Kobayashi, Yasushi Yamamoto, Makoto Akashi. Prussian Blue as an Agent for Decontamination of 137Cs in Radiation Accidents // Japanese Journal of Health Physics. - 1998. - Vol. 33. - P. 323-330.
8. Exploration of food materials and components showing the suppressing effect on absorption of strontium and the promoting effect on excretion of cesium in vivo / Yuya Uehara, Kana Ishizuka, Yuko Shimamura, Michiko Yasuda, Kayoko Shimoi, Shuichi Masuda // Integr. Cancer. Sci. Therap. - 2016. - Vol. 3. - P. 1-4.
9. Пат. 2497376 РФ. Способ получения препарата для выведения радиоцезия из организма животных / Гайзатуллин Р.Р., Иванов А.А.; патентообладатель Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности. - № 2011150764/13, опубл. 10.11.2013, Бюл. №17. - 14 с.
10. Пат. 2536625 РФ. Кормовая добавка для животных / Смирнов А.М., Захарова Л.Л., Рубченков П.Н., Жоров Г.А., Обрывин В.Н.; патентообладатель ВНИИВСГЭ. - № 2013134764/13; опубл. 27.12.2014, Бюл. № 36.
11. Poly (methyl methacrylate) matrix with immobilized Prussian blue for cesium removal from waters / Bo-Syuan Kang, Yin-Ru Chang, Duu-Jong Lee, Man-Li Chen // Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. - 2018. -Vol. 84. - P. 142-148.
12. Prussian blue immobilized cellulosic filter for the removal of aqueous cesium / Hyowon Kim, Wi Hyobin, Sungwon Kang, Sunho Yoon // Seoul National University. Science of The Total Environment. - 2019. - Vol. 670. - P. 779-788.
13. Chemically bound Prussian blue in sodium alginate hydrogel for enhanced removal of Cs ions / E. Cho, J. Kim, C.W. Park, K-Woo Lee, T.S. Lee // Journal of Hazardous Materials. - 2018. - Vol. 360. - P. 243-249.
14. Изучение селективности и сорбционных свойств композиционного сорбента на основе смешанного гексацианоферрата (II) цинка-калия и бурых морских водорослей для извлечения цезия из водных растворов в динамиче-
ских условиях / М.А. Зелина, Л.С. Пан, М.М. Соколова, О.И. Бахирева // Химия. Экология. Урбанистика. - Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2017. - Т. 2017. - С. 413-417.
15. Титлянов Э.А., Титлянова Т.В., Белоус О.С. Полезные вещества морских зеленых макроводорослей (Chlorophyta) и морских трав (Magnoliophyta): структура, содержание, накопление и использование // Известия ТИНРО. - 2011. -Т. 166. - С. 283-296.
16. Касабиева А.А., Кисиева М.Т. Сравнительное изучение пектинов различного вида растительного сырья [Электронный ресурс] // Студенческий научный форум: материалы VI Междунар. студ. электрон. науч. конф. - URL: https://scienceforum.ru/2014/article/2014002135 (дата обращения: 29.06.2022).
References
1. Jin-long Lai, Qian Fu, Zong-ya Tao, Hong Lu, Xue-gang Luo. Analysis of the accumulation and redistribution patterns of cesium in Vicia faba grown on contaminated soils. Journal of Environmental Radioactivity, Elsevier, 2016, vol. 164, pp. 202-208.
2. Katashi Kubo, Shigeto Fujimura, Hiroyuki Kobayashi, Tsukuba, Takeshi Ota, TakuroShinano. Effect of soil exchangeable potassium content on cesium absorption and partitioning in buckwheat grown in a radioactive cesium-contaminated field. Focus. Crop Physiology, 2017, vol. 20, pp. 1-10.
3. Anna S. Burger, MarieluiseWeidinger. Response of Arabidopsis halleri to cesium and strontium in hydroponics: Extraction potential and effects on morphology and physiology. Biology, Medicine. Ecotoxicology and environmental safety, 2019, vol. 184, pp. 10-25.
4. Dharmendra K. Gupta, Clemens Walther. Impact of cesium on plants and the environment / Springer international publishing Switzerland, 2017, 324 p.
5. Shinya Fukuda, Koji Iwamoto, Mika Atsumi, Akiko Yokoyama, Takeshi Nakayama, Kenichiro Ishida, Yoshihiro Shirawa. Global searches for microalgae and aquatic plants that can eliminate radioactive cesium, iodine and strontium from the radio-polluted aquatic environment: a bioremediation strategy. J Plant Res, 2014, 127(1), pp. 79-89.
6. Koji Iwamoto, AyumiMinoda.Bioremediation of Biophilic Radionuclides by Algae. Environmental Science, 2018, vol. 1, pp. 1-17.
7. Nobuyoshi Kobayashi, Yasushi Yamamoto, Makoto Akashi. Prussian Blue as an Agent for Decontamination of 137Cs in Radiation Accidents. Japanese Journal of Health Physics, 1998, vol. 33, pp 323-330.
8. Yuya Uehara, Kana Ishizuka, Yuko Shimamura, Michiko Yasuda, Kayoko Shimoi, Shuichi Masuda. Exploration of food materials and components showing the suppressing effect on absorption of strontium and the promoting effect on excretion of cesium in vivo. Integr Cancer Sci Therap, 2016, vol. 3, pp. 1-4.
9. Gaizatullin R.R., Ivanov A.A. Sposob polucheniia preparata dlia vyvedeniia radiotseziia iz organizma zhivotnykh [Method for the elimination of radiocaesium from animals]. Patent Rossiiskaia Federatsiia no. 2011150764/13 (2013).
10. Smirnov A.M., Zakharova L.L., Rubchenkov P.N., Zhorov G.A., Obryvin V.N. Kormovaia dobavka dlia zhivotnykh [Feed additive for animals]. Patent Rossiiskaia Federatsiia no. 2013134764/13 (2014).
11. Bo-Syuan Kang, Yin-Ru Chang, Duu-Jong Lee, Man-Li Chen. Poly (methyl methacrylate) matrix with immobilized Prussian blue for cesium removal from waters. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2018, vol. 84, pp. 142-148.
12. Hyowon Kim, Wi Hyobin, Seoul National University, Sungwon Kang, Sunho Yoon. Prussian blue immobilized cellulosic filter for the removal of aqueous cesium. Science of The Total Environment, 2019, vol. 670, pp. 779-788.
13. Cho E, Kim J, Park CW, Lee K-Woo, Lee TS, Chemically bound Prussian blue in sodium alginate hydrogel for enhanced removal of Cs ions. Journal of Hazardous Materials, 2018, vol. 360, pp. 243-249.
14. Zelina M.A., Pan L.S., Sokolova M.M., Bakhireva O.I. Izuchenie selektivnosti i sorbtsionnykh svoistv kompozitsionnogo sorbenta na osnove smeshannogo geksatsianoferrata (II) tsinka-kaliia i burykh morskikh vodoroslei dlia izvlecheniia tseziia iz vodnykh rastvorov v dinamicheskikh usloviiakh [Study of selectivity and sorption properties of a composite sorbent based on mixed zinc-potassium hexacyanoferrate (II) and brown seaweed for cesium extraction from aqueous solutions under dynamic conditions]. Khimiia. Ekologiia. Urbanistika. Perm, Perm National Research Polytechnic University, 2017, vol. 2017, pp 413-418..
15. Titlianov E.A., Titlianova T.V., Belous O.S. Poleznye veshchestva morskikh zelenykh makrovodoroslei (Chlorophyta) i morskikh trav (Magnoliophyta): struktura, soderzhanie,nakoplenie i ispol'zovanie [Useful substances of marine green macroalgae (Chlorophyta) and seagrasses (Magnoliophyta): structure, content, accumulation and exploitation]. Izvestiya TINRO. Federal'noe gosudarstvennoe unitarnoe predpriiatie "Tikhookeanskii nauchno-issledovatel'skii rybokhoziaistvennyi tsentr", 2011, vol. 166 pp. 283-296.
16. Kasabieva A.A., Kisieva M.T. Sravnitel'noe izuchenie pektinov razlich-nogo vida rastitel'nogo syr'ia [Comparative study of pectins of different types of plant raw materials]. Materialy VI Mezhdunarodnoj studencheskoj jelektronnoj nauchnoj konferencii «Studencheskij nauchnyj forum». Rezhim dostupa: https://science-forum.ru/2014/article/2014002135 (data obrashcheniia 29.06.2022).
Об авторах
Пан Лариса Сергеевна (Пермь, Россия) - кандидат химических наук, доцент кафедры «Химия и биотехнология» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: [email protected]).
Головкова Юлия Александровна (Пермь, Россия) - бакалавр кафедры «Химия и биотехнология» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: [email protected]).
Бахирева Ольга Ивановна (Пермь, Россия) - кандидат химических наук, доцент кафедры «Химия и биотехнология» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: [email protected]).
Соколова Мария Михайловна (Пермь, Россия) - кандидат химических наук, доцент кафедры «Химия и биотехнология» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: [email protected]).
About the authors
Larisa S. Pan (Perm, Russian Federation) - Ph.D. in Chemical Sciences, Associate Professor, Department of Chemistry and Biotechnology, Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky av., Perm, 614990; e-mail: [email protected]).
Yulia A. Golovkova (Perm, Russian Federation) - Bachelor's Student, Department of Chemistry and Biotechnology, Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky av., Perm, 614990; e-mail: [email protected].
Olga I. Bakhireva (Perm, Russian Federation) - Ph.D. in Chemical Sciences, Associate Professor, Department of Chemistry and Biotechnology, Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky av., Perm, 614990; e-mail: [email protected]).
Mariya M. Sokolova (Perm, Russian Federation) - Ph.D. in Chemical Sciences, Associate Professor, Department of Chemistry and Biotechnology, Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky av., Perm, 614990; e-mail: [email protected]).
Поступила: 06.07.2022
Одобрена: 08.08.2022
Принята к публикации: 20.09.2022
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Вклад авторов равноценен.
Просьба ссылаться на эту статью в русскоязычных источниках следующим образом:
Иммобилизация гексацианоферрата железа (III) на морской траве Zostera marina для высокого и селективного удаления цезия из воды / Л.С. Пан, Ю.А. Головкова, О.И. Бахирева, М.М. Соколова // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. - 2022. - № 3. - С. 16-30.
Please cite this article in English as:
Pan L.S., Golovkova Yu.A., Bakhireva O.I., Sokolova M.M. Immobilisation of iron (III) hexacyanoferrate on the seagrass Zostera marina for high and selective removal of cesium from water. Bulletin of PNRPU. Chemical Technology and Biotechnology, 2022, no. 3, pp. 16-30 (In Russ).
