Polymeric membranes grafted by ionizing radiation for uranium adsorption

Amanda Caroline Patricio Cardoso; Rafael Henrique Lazzari Garcia; Elita Fontenele Urano de Carvalho; Mohamad Al-Sheikhly; Yasko Kodama

doi:10.15392/2319-0612.2024.2607

Autores

Amanda Caroline Patricio Cardoso Nuclear and Energy Research Institute– IPEN-CNEN
Rafael Henrique Lazzari Garcia Nuclear and Energy Research Institute– IPEN-CNEN
Elita Fontenele Urano de Carvalho Nuclear and Energy Research Institute– IPEN-CNEN
Mohamad Al-Sheikhly University of Maryland
Yasko Kodama Nuclear and Energy Research Institute– IPEN-CNEN https://orcid.org/0000-0002-0127-8130 (não autenticado)

DOI:

https://doi.org/10.15392/2319-0612.2024.2607

Palavras-chave:

Adsorção de urânio, enxertia por radiação ionizante, produção de elemento combustivel

Resumo

A produção de elementos combustíveis pelo IPEN-CNEN tem perspectiva de aumento para atender ao Reator Multipropósito Brasileiro, em construção. Essa produção gera resíduos líquidos que requerem tratamento adequado para minimizar os impactos ambientais, promovendo práticas mais sustentáveis. Considerando o aumento da geração de energia nuclear e a escassez de fontes terrestres de urânio no mundo, a crescente demanda por esse elemento tem incentivado a busca por alternativas de exploração de urânio. Assim, várias pesquisas estão disponíveis sobre a adsorção de urânio da água do mar. A adsorção é um dos processos para remoção de metais de águas residuais, devido à sua alta seletividade e baixo impacto ambiental. Levando em consideração esse cenário, neste estudo, o tecido de Winged polipropileno (WPP) foi enxertado via radiação ionizante (RIG) com o monômero Bis[2-(metacriloiloxi) etil] fosfato (B2MP). A RIG promove a funcionalização do WPP com grupos fosfato que são propensos a capturar urânio da solução. As membranas WPP-g-polyB2MP sintetizadas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia Raman, termogravimetria e a capacidade de adsorção de urânio foi determinada por ICP-OES e espectrometria gama. As membranas WPP-g-polyB2MP foram sintetizadas com sucesso pelo método direto de enxertia via radiação ionizante. Por meio dos resultados de caracterização físico-química, foi possível observar que as variações dos parâmetros de reação, como a concentração de reagentes e a dose de radiação absorvida, afetaram o grau de enxertia (DoG). A otimização desses parâmetros foi buscada para atingir a adsorção de urânio e aumentar a capacidade de adsorção das membranas.

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Referências

[1] Comissão Nacional de Energia Nuclear. Reator Multipropósito Brasileiro. Disponível em: https://www.gov.br/cnen/pt-br/rmb/o-que-e-o-rmb-reator-multiproposito-brasileiro. Acesso em: 13 ago. 2024.

[2] COSTA, R. S. Avaliação da influência do ajuste entre moldura e briquete na deformação do núcleo de placas combustíveis. São Paulo: IPEN-USP, 2020. p. 55.

[3] Instituto de Engenharia Nuclear. Recebimento de rejeitos radioativos. Disponível em: https://www.gov.br/ien/pt-br/servicos/recebimento-de-rejeitos/recebimento-de-rejeitos-radioativos. Acesso em: 13 ago. 2024.

[4] Comissão Nacional de Energia Nuclear. NN 8.02: licenciamento de depósitos de rejeitos radioativos de baixo e médio níveis de radiação. Rio de Janeiro: CNEN, 2014.

[5] Comissão Nacional de Energia Nuclear. CNEN NN 2.06 Proteção Física de Fontes Radioativas e Instalações Radiativas Associadas. Rio de Janeiro: CNEN, 2019.

[6] RIBAS, F. B. T.; SILVA, W. L. da. Biossorção: uma revisão sobre métodos alternativos promissores no tratamento de águas residuais. Revista Matéria (Rio de Janeiro), v. 27, n. 2, 2022

[7] WIECHERT, A. I. et al. Uranium Recovery from Seawater Using Amidoxime-Based Braided Polymers Synthesized from Acrylic Fibers. Industrial & Engineering Chemistry Research, v. 59, n. 31, p. 13988-13996, 2020. Doi: 10.1021/acs.iecr.0c01573.

[8] TORKAMAN, R.; MALEKI, F.; GHOLAMI, M.; TORAB-MOSTAEDI, M.; ASADOLLAHZADEH, M. Assessing the radiation-induced graft polymeric adsorbents with emphasis on heavy metals removing: A systematic literature review. Journal of Water Process Engineering, v. 44, 2021. Doi: 10.1016/j.jwpe.2021.102371.

[9] ZUBAIR, N. A.; MOAWIA, R. M.; NASEF, M. M.; HUBBE, M.; ZAKERI, M. A Critical Review on Natural Fibers Modifications by Graft Copolymerization for Wastewater Treatment. Journal of Polymers and the Environment, v. 30, n. 4, p. 1199-1227, 2022. Doi: 10.1007/s10924-021-02269-1.

[10] PRASAD, T. L.; TEWARI, P. K.; SATHIYAMOORTHY, D. Parametric Studies on Radiation Grafting of Polymeric Sorbents for Recovery of Heavy Metals from Seawater. Industrial & Engineering Chemistry Research, v. 55, n. 15, p. 6559-6565, 2010. Doi: 10.1021/acs.iecr.5b03401.

[11] DAS, A.; JAGANNATH, J.; GUPTA, N.; BANERJEE, R. H.; ANITHA, M.; SINGH, D. K. Selective Removal of Uranium from Aqueous Streams Using Synergistic Adsorbents. 2022..

[12] TISSOT, C. N. Radiation-Grafted Fabrics for the Extraction of Uranium from Seawater. Materials Science and Environmental Science, v. 0, p. 218-249, 2014. Doi: 10.13016/M2X62V.

[13] PINAEVA, U.; et al. Bis[2- (methacryloyloxy) ethyl] phosphate radiografted into track-etched PVDF for uranium (VI) determination by means of cathodic stripping voltammetry. Reactive & Functional Polymers, v. 142, 2019. Doi: 10.1016/j.reactfunctpolym.2019.06.006.

[14] DIETZ, T. C.; et al. Uranium Removal from Seawater by Means of Polyamide 6 Fibers Directly Grafted with Diallyl Oxalate through a Single-Step, Solvent-Free Irradiation Process. Industrial & Engineering Chemistry Research, v. 55, n. 15, p. 4179-4186, 2015. Doi: 10.1021/acs.iecr.5b03401.

[15] MALISKA, A. M. Microscopia Eletrônica de Varredura. Técnicas de Nanocaracterização. Universidade Federal de Santa Catarina, p. 1-42, 2015. Doi: 10.1016/b978-85-352-8091-3.50010-5.

[16] ORLANDO, A.; et al. A Comprehensive Review on Raman Spectroscopy Applications. Chemosensors, v. 9, n. 9, p. 1-28, 2021.

[17] DA SILVA, E. C.; DE PAOLA, M. V. R. V.; MATOS, J. D. R. Análise térmica aplicada à cosmetologia. Revista Brasileira de Ciências Farmacêuticas, v. 43, n. 3, p. 347-356, 2007. Doi: 10.1590/s1516-93322007000300004.

[18] CORREIA, Z. C. A.; ROSTELATO, M. E. C. M. Estudo e calibração de detector HPGe para análise radionuclídica de iodo-125. International Joint Conference Radio 2019

[19] TISSOT, C.; et al. A Highly Regenerable Phosphate-Based Adsorbent for Uranium in Seawater: Characterization and Performance Assessment Using 233U Tracer. Separation Science and Technology, v. 57, n. 3, p. 388-407, 2022. Doi: 10.1080/01496395.2021.1917612.

[20] PINAEVA, U.; et al. An Uranyl Sorption Study Inside Functionalised Nanopores. Scientific Reports, v. 10, n. 1, p. 1-10, 2020. Doi: 10.1038/s41598-020-62792-4.

[21] AL-SHEIKHLY, M.; KUNG, S.; BRITT, P. Enhancement of Extraction of Uranium from Seawater Fuel Cycle Research and Development. Disponível em: https://www.osti.gov/servlets/purl/1329194. Acesso em: 13 ago. 2024.

[22] TISSOT, C. N. Radiation-Grafted Fabrics for the Extraction of Uranium from Seawater. Materials Science and Environmental Science, v. 01, p. 1-23, 2016.

[23] GOPANNA, A.; MANDAPATI, R. N.; THOMAS, S. P.; RAJAN, K.; CHAVALI, M. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Raman Spectroscopy and Wide-Angle X-Ray Scattering (WAXS) of Polypropylene (PP) /Cyclic Olefin Copolymer (COC) Blends for Qualitative and Quantitative Analysis. Polymer Bulletin, v. 76, n. 8, p. 4259-4274, 2019. Doi: 10.1007/s00289-018-2599-0.

[24] FURUKAWA, T.; WATARI, M.; SIESLER, H. W.; OZAKI, Y. Discrimination of Various Poly (propylene) Copolymers and Prediction of Their Ethylene Content by Near-Infrared and Raman Spectroscopy in Combination with Chemometric Methods. Journal of Applied Polymer Science, v. 87, n. 4, p. 616-625, 2003. Doi: 10.1002/app.11351.