Sorption of Sr(II) ions with tricalcium phosphate in the presence of humic acids

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The sorption behavior of traces Sr(II) toward β-Ca3(PO4)2 (TCP) depending on the concentration of the cation, pH, and concentrations of humic acids (HA) in the solution was udied. Thermodynamic analysis of the solubility of TCP (1) was performed taking into account the formation of Ca(OH)2 (CH, 2), Ca(H2PO4)2 (MCPA, 3), CaHPO4·2H2O (DCPD, 4), Ca5(PO4)3OH (hydroxyapatite, OHAp, 5), and Ca2P2O7 (DCPP, 6). It is shown that, depending on the pH of the solution, the main equilibrium phases with the solution are phases (4) and (5). X-ray di raction analysis, Raman spectroscopy, and 31P NMR data of the phase (1) samples after contact with a solution of 0.01 mol/L NaNO3 for about 10 days showed the presence of only the phase (1). The solubility of (1) regarding the concentration of Ca2+, PO43- ions and the stoichiometric ratio (Ca/P) in solutions, depending on pH, corresponds to the presence of surface phases (4) or (5). The model of surface complexation in the Henry region adequately describes the mechanism of sorption of Sr(II) by the surface phase (5) on TCP particles in the form of the SrHPO40 complex. The formation of the HA complex Sr(II) in solution does not a ect distribution coe cient K d(Sr) in the range of HA concentrations of 0-150 mg/L due to the competitive e ect of hydrogen phosphate ions on strontium complexes.

About the authors

A. A. Ioshin

Institute of Solid State Chemistry, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

I. V. Volkov

Institute of Solid State Chemistry, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

E. V. Polyakov

Institute of Solid State Chemistry, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: polyakov@ihim.uran.ru

References

  1. Щегров Л.Н. Фосфаты двухвалентных металлов. Киев: Наукова думка, 1987. 216 с.
  2. Compton R.G., Sanders G.H.W. // J. Colloid Interface Sci. 1993. Vol. 158. P. 439.
  3. Chow L.C. // J. Ceram. Soc. Jpn. 1991. Vol. 99, N 10. P. 954-964.
  4. Горячкина К.А., Нефедьева В.В., Варламова Л.Д. // Вестн. Нижегор. гос. сельскохоз. акад. 2013. Т. 3. С. 360.
  5. Кулеш О.Г., Мезенцева Е.Г., Симанков О.В., Шведова О.А. // Почвоведение и агрохимия 2020. Т. 1, № 64. С. 94-103.
  6. Информационное агентство ТАСС. https://tass.ru/ekonomika/12751945 (22.10.2022).
  7. Господарчик М.М. Международное агентство по атомной энергии. https://www.iaea.org/ru (24.10.2022).
  8. Милютин В.В., Некрасова Н.А., Каптаков В.О. // Радиоактивные отходы. 2020. Т. 4, № 13. С. 80.
  9. Remez V.P., Zheltonozhko E.V., Sapozhnikov Yu.A. // Radiat. Protect. Dosim. 1998. Vol. 75, № 1-4. P. 77.
  10. Российский национальный доклад: 35 лет Чернобыльской аварии: Итоги и перспективы преодоления ее последствий в России 1986-2021 / Под ред. Л.А. Большова. М.: Академ-Принт, 2021. 104 с.
  11. Shashkova I.L., Ivanets A.I., Kitikova N.V., Sillanpää M. // J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2017. Vol. 80. P. 787.
  12. Nikitin N.A., Shurankova O.A., Popova O.I., Cheshyk I.A., Spirov R.K. // Remediation Measures for Radioactively Contaminated Areas / Eds. D.K. Gupta, A. Voronina. Springer, 2019. P. 113.
  13. Воронина А.В., Куляева И.О., Гупта Д.К. // Радиохимия. 2018. Т. 60, №1. С. 35
  14. Voronina A.V., Kulyaeva I.O., Gupta D.K. // Radiochemistry. 2018. Vol. 60. Р. 35.
  15. Сапожников П.М., Онищенко Е.А. // Проблемы агрохимии и экологии. 2021. Т. 3-4. С. 74.
  16. Иванец А.И., Шашкова И.Л., Китикова Н.В., Дроздова Н.В., Сапрунова Н.А., Радкевич А.В., Кульбицкая Л.В. // Радиохимия. 2014. Т. 56, № 1. С. 30
  17. Ivanets A.I., Shashkova I.L., Kitikova N.V., Drozdova N.V., Saprunova N.A., Radkevich A.V., Kul'bitskaya L.V. // Radiochemistry. 2014. Vol. 56. P. 32.
  18. Polyakov E.V., Ioshin A.A., Volkov I.V // Remediation Measures for Radioactively Contaminated Areas / Eds D.K. Gupta, A. Voronina. Springer, 2019. P. 65.
  19. Remediation Measures for Radioactively Contaminated Areas / Eds D.K. Gupta, A. Voronina. Springer, 2019.
  20. Yasutaka T., Naito W., Nakanishi J. // PLOS ONE. 2013. Vol. 8, N 9. P. e75308.
  21. Санжарова Н.И., Сысоева А.А., Исамов Н.Н., Алексахин Р.М., Кузнецов В.К., Жигарева Т.Л. // Росс. хим. журн. 2005. Т. XLIX, № 3. С. 26.
  22. Иванец А.И., Шашкова И.Л., Китикова Н.В., Радкевич А.В., Давыдов Ю.П. // Радиохимия. Т. 57, № 6. С. 521
  23. Ivanets A.I., Shashkova I.L., Kitikova N.V., Radkevich A.V., Davydov Yu.P. // Radiochemistry. 2015. Vol. 57. P. 610.
  24. İnan S. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2022. Vol. 331. P. 1137.
  25. Nishiyama Yu., Hanafusa T., Yamashita J., Yamamoto Y., Ono T. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2016. Vol. 307. P. 1279-1285.
  26. Титова В.И., Варламова Л.Д., Дабахова Е.В., Бахарев А.В. // Агрохим. вестн. 2011. № 2. С. 3.
  27. Gregory T.M., Moreno E.C., Patel J.M., Brown W.E. // J. Res. Natl. Bur. Stand. A: Phys. Chem. 1974. Vol. 78A, N 6. P. 667.
  28. Tung M.S. Calcium phosphates: structure, composition, solubility, and stability // Calcium Phosphates in Biological and Industrial Systems / Ed. Z. Amjad. Kluwer Academic, 1998.
  29. Dorozhkin S.V. // World J. Methodol. 2012. Vol. 26, N 2(1). P. 1.
  30. Волков И.В., Поляков Е.В. // Радиохимия. 2020. Т. 62, № 2. C. 93
  31. Volkov I.V., Polyakov E.V. // Radiochemistry. 2020. Vol. 62. P. 141.
  32. Поляков Е.В., Волков И.В., Иошин А.А., Чеботина М.Я., Гусева В.П. // Радиохимия. 2020. Т. 62, № 1. С. 56
  33. Polyakov E.V., Volkov I.V., Ioshin A.A., Chebotina M.Ya., Guseva V.P. // Radiochemistry. 2020. Vol. 62. Р. 85-94.
  34. Волков И.В., Поляков Е.В., Денисов Е.И., Иошин А.А. // Радиохимия. 2017. Т. 59, № 1. С. 63
  35. Volkov I.V., Polyakov E.V., Denisov E.I., Ioshin A.A. // Radiochemistry. 2017. Vol. 59. Р. 70-79.
  36. Fiskus W.C., Manning T.J. // Florida Sci. 1998. Vol. 61, N 1. P. 46-51.
  37. Yesinowski J.P. Nuclear magnetic resonance spectroscopy of calcium phosphates // Calcium Phosphates in Biological and Industrial Systems / Ed. Z. Amjad. Boston: Springer, 1998.
  38. Вольхин В.В., Егоров Ю.В., Белинская Ф.А., Бойчинова Е.С., Малофеева Г.И. // Ионный обмен / Под ред. М.М. Сенявина. М.: Наука, 1981. С. 25.
  39. Cawthray J.F., Creagh A.L., Haynes Ch.A., Orvig Ch. // Inorg. Chem. 2015. Vol. 54. P. 1440.
  40. Kotrly S., Sucha L. Handbook of Chemical Equilibria in Analytical Chemistry. Chichester: Wiley, 1985. 252 p.
  41. Wu L., Forsling W., Schindler P.W. // J. Colloid Interface Sci. 1991. Vol. 147, N 1. P. 178.
  42. Krestou A., Xenidis A., Panias D. // Min. Eng. 2004. Vol. 17. P. 373.
  43. Егоров Ю.В. Статика сорбции микрокомпонентов оксигидратами. М: Атомиздат, 1975. 198 c.
  44. Поляков Е.В. Реакции ионно-коллоидных форм микрокомпонентов и радионуклидов в водных растворах. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. 279 c.
  45. Paulenova А., Rajec P., Zemberyova М., Saskoiova G., Visacky V. // J. Radoanal. Nucl. Chem. 2000. Vol. 246, N 3. P. 623-628.
  46. Кумок В.Н., Кулешова О.М., Карабин Л.А. Произведения растворимости / Под ред. В.И. Белеванцева. Новосибирск: Наука, 1983. 267 c.
  47. Janossy L. Theory and Practice of the Evaluation of Measurements. Budapest: Hungarian Acad. Sci., 1965.
  48. Van der Zee, S.E.A.T.M., Van Riemsdijk, W.H. Model for the reaction kinetics of phosphate with oxides and soil // NATO ASI Ser. Vol. 190: Interactions at the Soil Colloid-Soil Solution Interface / Eds G.H. Bolt, M.F. De Boodt, M.H.B. Hayes, M.B. McBride, E.B.A. De Strooper. Springer: Dordrecht. 1991. P. 205-240.

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies