Het is belangrijk om chemisch selectieve scavengers te ontwikkelen voor ionen zoals Ba ₂ ⁺ , Ni ₂ ⁺ , en co ₂ ⁺ van complex afvalwater voor milieusanering en de menselijke gezondheid. De huidige natuurlijke en synthetische absorberende materialen, echter, deel de problemen van lage capaciteit en slechte selectiviteit. Vooral, de selectieve verwijdering en scheiding van radionucliden uit industrieel nucleair afval met hoge zoutconcentraties is een uitdaging.

In een recente studie gepubliceerd in Chemie van materialen ., Prof. FENG Meiling van het Fujian Institute of Research on the Structure of Matter van de Chinese Academie van Wetenschappen, in samenwerking met Prof. Mercouri G. Kanatzidis van de Northwestern University, ONS., meldde de efficiënte en selectieve vangst van Ba ₂ ⁺ , Ni ₂ ⁺ , en co ₂ ⁺ met een zuur- en stralingsbestendig gelaagd metaalsulfide [Me ₂ NH ₂ ] _4/3 [Mij ₃ NH] _2/3 sn ₃ S ₇ · ^1.25 H ₂ O (FJSM-SnS).

133Ba, als een van de bijproducten van splijtstofsplitsingen, zendt γ-straling uit met een energie van 356 keV. Ba ₂ ⁺ wordt ook gebruikt als simulant voor zeer radiotoxische 226Ra ₂ ⁺ vanwege hun vergelijkbare ionische stralen en vergelijkbaar adsorptiegedrag. ⁶⁰ Co isotoop en ⁶³ Ni zendt sterke γ en zuivere β straling uit, respectievelijk, beide kunnen worden afgeleid van neutronenactivering van reactormaterialen. Niet-radioactief barium, nikkel- en kobaltionen zijn schadelijk voor het ecosysteem en de menselijke gezondheid.

De voordelen van FJSM-SnS zijn onder meer snelle kinetiek, sterke uitwisselingscapaciteit, hoge selectiviteit en terugwinningspercentages, uitstekende zuur- en alkalibestendigheid en efficiënte elutie.

FJSM-SnS vertoont een sneller adsorptievermogen met korte evenwichtstijden, dat is binnen vijf minuten. Het heeft een hoge adsorptiecapaciteit (289 mg/g voor Ba, 83 mg/g voor Ni, 52 mg/g voor Co). Het vertoont een extreem hoge selectiviteit voor Ba ₂ ⁺ zelfs in aanwezigheid van overtollig Na ⁺ , K ⁺ , Cs ⁺ , Ca ₂ ⁺ , Mg ₂ ⁺ en Sr ₂ ⁺ . Het biedt ook uitstekende selectiviteiten voor Ni ₂ ⁺ en co ₂ ⁺ (KdNi =8,92 × 10 ⁴ ml/g; KdCo =3,75 × 10 ⁵ ml/g) die de meeste gerapporteerde overtreffen.

Daarnaast, FJSM-SnS behoudt zijn robuuste raamwerk in een breed pH-bereik van 0,6-12,7.

Bovendien, de gevangen barium, nikkel, en kobalt in de uitgewisselde producten kunnen gemakkelijk worden teruggewonnen door ze te elueren met 0,5 M KCl-oplossing, wat de recycling van hulpbronnen benadrukt. De herstelpercentages kunnen 99,74 worden gehandhaafd, 99.30, en 99,65% van Ba ₂ ⁺ , Ni ₂ ⁺ , en co ₂ ⁺ na verwerking van 1100 bedvolumes in lage concentratie (Ba ₂ ⁺ , Ni ₂ ⁺ , en co ₂ ⁺ :704,9 ~ 928,6 g/L), respectievelijk.

Deze voordelen, gecombineerd met de gemakkelijke synthese en uitstekende weerstanden β en γ bestraling maken FJSM-SnS een veelbelovende kandidaat als de radioactieve Ba ₂ ⁺ , Ni ₂ ⁺ , en co ₂ ⁺ ionenwisselaar uit kernafvaloplossingen.

Deze studie onderstreept het enorme potentieel van metaalsulfiden als nieuwe en goedkope materialen voor een zeer efficiënte en zeer selectieve opname van 133Ba, 63Ni, en 60Co en hun niet-radioactieve isotopen, evenals 226Ra uit complex afvalwater.