Det är viktigt att utveckla kemiskt selektiva renhållare för joner som Ba ₂ ⁺ , Ni ₂ ⁺ , och Co ₂ ⁺ från komplext avloppsvatten för miljösanering och människors hälsa. De nuvarande naturliga och syntetiska absorberande materialen, dock, dela problemen med låg kapacitet och dålig selektivitet. Särskilt, selektivt avlägsnande och separering av radionuklider från industriellt kärnavfall med höga saltkoncentrationer är en utmaning.

I en nyligen publicerad studie publicerad i Materialkemi ., Prof. FENG Meiling från Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of the Chinese Academy of Sciences, samarbetar med prof. Mercouri G. Kanatzidis från Northwestern University, U.S., rapporterade den effektiva och selektiva fångsten av Ba ₂ ⁺ , Ni ₂ ⁺ , och Co ₂ ⁺ med en syra- och strålningsbeständig skiktad metallsulfid [Me ₂ NH ₂ ] _4/3 [Mig ₃ NH] _2/3 Sn ₃ S ₇ · ^1,25 H ₂ O (FJSM-SnS).

133Ba, som en av biprodukterna av kärnbränsleklyvningar, sänder ut y-stråle med energin 356 keV. Ba ₂ ⁺ används också som simulator för mycket radiotoxisk 226Ra ₂ ⁺ på grund av deras jämförbara jonradier och liknande adsorptionsbeteenden. ⁶⁰ Co isotop och ⁶³ Ni avger stark γ och ren β-strålning, respektive, båda kan härledas från neutronaktivering av reaktormaterial. Icke-radioaktivt barium, nickel- och koboltjoner är skadliga för ekosystemet och människors hälsa.

Fördelarna med FJSM-SnS inkluderar snabb kinetik, stark utbyteskapacitet, hög selektivitet och återvinningsgrad, utmärkt syra- och alkalibeständighet och effektiv eluering.

FJSM-SnS uppvisar en snabbare adsorptionsförmåga med korta jämviktstider, vilket är inom fem minuter. Den har hög adsorptionskapacitet (289 mg/g för Ba, 83 mg/g för Ni, 52 mg/g för Co). Den visar extremt hög selektivitet för Ba ₂ ⁺ även i närvaro av överskott av Na ⁺ , K ⁺ , Cs ⁺ , Ca ₂ ⁺ , Mg ₂ ⁺ och Sr ₂ ⁺ . Den uppvisar också enastående selektiviteter för Ni ₂ ⁺ och Co ₂ ⁺ (KdNi =8,92 × 10 ⁴ ml/g; KdCo =3,75 × 10 ⁵ mL/g) som överträffar de flesta av de rapporterade.

Förutom, FJSM-SnS behåller sitt robusta ramverk i ett brett pH-område på 0,6-12,7.

Dessutom, det fångade bariumet, nickel, och kobolt i de utbytta produkterna kan enkelt återvinnas genom att eluera dem med 0,5 M KCl-lösning som framhäver återvinning av resurs. Återvinningsgraden kan bibehållas 99,74, 99,30, och 99,65 % av Ba ₂ ⁺ , Ni ₂ ⁺ , och Co ₂ ⁺ efter bearbetning av 1100 bäddvolymer i låg koncentration (Ba ₂ ⁺ , Ni ₂ ⁺ , och Co ₂ ⁺ :704,9 ~ 928,6 μg/L), respektive.

Dessa fördelar, kombinerat med den enkla syntesen och de utmärkta resistanserna β och γ bestrålning gör FJSM-SnS till en lovande kandidat som den radioaktiva Ba ₂ ⁺ , Ni ₂ ⁺ , och Co ₂ ⁺ jonbytare från kärnavfallslösningar.

Denna studie understryker metallsulfiders enorma potential som nya och billiga material för högeffektivt och mycket selektivt upptag av 133Ba, 63Ni, och 60Co och deras icke-radioaktiva isotoper, samt 226Ra från komplext avloppsvatten.