Elektrospunnet natriumtitanat gör vattenrening baserad på selektiv jonbytning snabbare – separerar effektivt radioaktivt strontium

Med hjälp av den nya metoden kan man behandla spillvatten snabbare, och det positiva ur miljösynpunkt är att det blir mindre radioaktivt avfall i fast form kvar efter processen.

Till sina egenskaper motsvarar det elektrospunna natriumtitanatet det jonbytesmaterial som produceras kommersiellt.

– Fördelarna med elektrospunnet material hänger ihop med dess kinetik, d.v.s. dess reaktionshastighet, säger forskaren Risto Koivula från forskningsgruppen Ion exchange for nuclear waste treatment and for recycling på avdelningen för kemi vid Helsingfors universitet.  

Det syntetiska natriumtitanatet är känt som en effektiv avlägsnare av strontium, och granulart natriumtitanat används på en industriell skala. Ursprungligen utvecklades reningsmetoden som bygger på jonbyte av Jukka Lehto och Risto Harjula vid Helsingfors universitet. 

För tillfället används granulerat natriumtitanat till exempel till att rena spillvattnet från kärnkraftsolyckan i Fukushima.

Då spillvattnet förs genom en jonbytare som installerats i cylindrar förvandlas det radioaktiva strontiumet till natrium.

Då jonbyteskapaciteten har fyllts, måste filtreringsmaterialet bytas ut. Detta ger upphov till radioaktivt avfall.

– Eftersom det redan från början av processen krävs mindre elektrospunnet material, kommer också det resulterande radioaktiva avfallet att kräva ett mindre slutförvaringsutrymme, säger Koivula.

Elektrospinningsutrustningen vid Helsingfors universitet har utvecklats och byggts av spetsforskningsenheten för ALD (atomic layer deposition) under ledning av Mikko Ritala. Forskarna i elektrospinning provade framgångsrikt denna ganska simpla metod för att förvandla natriumtitanat till fibrer. Koivulas grupp studerade jonbytesegenskaperna hos dessa fibrer och konstaterade att de fungerade på samma vis som kommersiellt producerade fibrer.

Referens: Electrospun sodium titanate fibres for fast and selective water purification, Eero Santala, Risto Koivula, Risto Harjula & Mikko Ritala, Environmental Technology 2018, https://doi.org/10.1080/09593330.2018.1481888

Mera information

Forskare Risto Koivula, forskningsgruppen Ion exchange for nuclear waste treatment and for recycling, Helsingfors universitet
E-post: Risto.Koivula@helsinki.fi
Telefon: + 358  50 4486640
Läs mer
Elektrospinning process

Vätskan som spolas ut ur sprutan finfördelas i droppar, och etanolen och isättikan som använts som upplösningsmedel avdunstar. De vita flingorna som flyter i det elektriska fältet rör sig långsamt mot det jordade nätet i den bakre delen av cylindern.

Till slut upphettas fibrerna som samlats i nätet.