Pentavalent Ions Sorption on Bentonite Clay

Thumbnail Image
Date
2015
Authors
Sojoud Adnan Odeh
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Sorption of pentavalent radioactive pollutants from ground and sea water to bentonite clay was studied under various conditions using Monte Carlo simulation. The primitive model was used in which water of a certain dielectric permittivity constant is contained, and the ions are treated as charged hard spheres with the same diameter. Furthermore, the clay platelets were considered to be two parallel planer uniformly charged surfaces. Depending on a series of simulations in grand canonical ensemble, the average electrical double layer concentration and the retention coefficient of pentavalent cations were calculated as a function of pentavalent concentration in the aqueous solution, temperature of the whole system, surface charge density on the platelets and ionic strength of the solution. The results of this study indicate that, the sorption behavior of pentavalent cations is strongly influenced by the previously mentioned parameters. In particular, the average electrical double layer concentration of pentavalent cations increases by increasing the bulk concentration of pentavalent pollutants and the surface charge density. This average concentration decreases by increasing the ionic strength. However, the retention coefficient of pentavalent cations tends to increase by increasing the surface charge density whilst it becomes less by increasing the pentavalent concentration in the bulk and the ionic strength. Moreover, the average concentration and the retention coefficient of pentavalent cations decrease very slightly with increasing temperature. Besides, the results show that bentonites are suitable sorbents for recovery and sorption of pentavalent radioactive pollutants from different aqueous solutions.
تناولت هذه الأطروحة دراسة عملية امتصاص المواد المشعة خماسية التكافؤ في طينة البنتونايت في نظامين من المحاليل الملحية مختلفة التركيز (المياه الجوفية وماء البحر). حيث تم استخدام محاكاة الجراند كانونكال مونتي كارلو(Grand canonical Monte Carlo simulation) وذلك بالاعتماد على النموذج البدائي (Primitive model). في هذا النموذج تم اعتبار أن المذيب (الماء) يمتلك ثابت النفاذية العازل (78) وأن الأيونات لها نفس القطر (4) انجستروم. خلال هذا العمل افترض بأن النظام ككل في وضع اتزان مع المحلول الملحي. وتم التحقق من العوامل المؤثرة في عملية الامتصاص من خلال حساب معدل تركيز الأيونات خماسية الشحنة في الطبقة الكهربائية المزدوجة(Average electrical double layer concentration) وأيضا من دراسة سلوك معامل الامتصاص لهذه الأيونات (Retention coefficient). وبناء على نتائج هذه الدراسة تم التوصل الى أن معامل الامتصاص للأيونات خماسية التكافؤ يزداد بشكل ملحوظ بازدياد قيمة كثافة الشحنة على سطح صفيحة الطين. لكن في المقابل يتناقص معامل الامتصاص بازدياد تركيز المواد المشعة في المحلول ودرجة حرارة النظام وتركيز ايونات المحلول (الصوديوم والبوتاسيوم). اضافة الى ذلك تم التأكد من أن حفظ المواد النووية في طينة البنتونايت طريقة فعالة ومجدية لامتصاص ومنع انتقال الاشعاعات الى الطبيعة. فضرر هذه المواد النووية يعود الى عمرها النصفي الطويل وسميتها حتى لو كانت متواجدة في تراكيز قليلة جدا. أما بالنسبة لطريقة محاكاة المونتي كارلو فقد اثبت بأنها طريقة دقيقة وفعالة واقتصادية لدراسة احتباس المواد المشعة في البنتونايت.
Description
Keywords
Citation
Collections