Συγκριτική μελέτη της ρόφησης ραδιενεργού Cs σε ορυκτό και πέτρωμα με Ζεόλιθο τύπου-HEU (Κλινοπτιλόλιθο-Ευλανδίτη)

Περίληψη

Μελετήθηκε δείγμα ζεολιθικού τόφφου από συγκεκριμένα συνεχόμενα στρώματα στη θέση Ρέμα Ντρίστα των Πετρωτών του Νομού Έβρου (ΝΑ11) και δείγμα καθαρού φυσικού κρυστάλλου ευλανδίτη (HEU1)από τη συλλογή του Τομέα Ορυκτολογίας-Πετρολογίας-Κοιτασματολογίας του Τμήματος Γεωλογίας, Α.Π.Θ.Η ορυκτολογία των δειγμάτων μελετήθηκε μικροσκοπικά με τη χρήση πολωτικού μικροσκοπίου σε λεπτές στιλπνές τομές. Στη τομή NA11 αναγνωρίστηκε η ανάπτυξη πινακοειδών κρυστάλλων ζεόλιθου εντός και εκτός των σφαιριδίων υάλου (shard). Επίσης παρατηρήθηκαν μαρμαρυγίες + αργιλικά ορυκτά (βιοτίτης, μοσχοβίτης, σελαδονίτης), χαλαζίας, άστριοι (σανίδινα, πλαγιόκλαστα), θραύσματα και υαλώδης μάζα και ίχνη αμφίβολου.Η μελέτη με τη μέθοδο της περιθλασιμετρίας ακτίνων-X έδειξε ότι το δείγμα NA11 περιέχει τύπο-HEU ζεόλιθο σε ποσοστό 86% κ.β., μαρμαρυγίες + αργιλικά ορυκτά 4% κ.β., χαλαζία 4% κ.β., χριστοβαλίτη 2% κ.β και αστρίους 4% κ.β., ενώ για το δείγμα HEU1 είναι καθαρός κρύσταλλος ευλανδίτη. Η ορυκτοχημεία προσδιορίστηκε με τη μέθοδο της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας (SEM-EDS). Ο ζεόλιθος του δείγματος NA11 είναι πλούσιος σε Caκλινοπτιλόλιθος με χημικό τύπο Ca1.8 K1.0 Mg0.7 Na0.5 Al6.4 Si29.5 O72·21H2O, ενώ ο ζεόλιθος του δείγματοςHEU1 είναι ευλανδίτης με χημικό τύποCa3.6 Na1.0 Κ0,2 Sr0.2 Ba0.1 Al8.1 Si27.6 O72 ·21H2O.Η δεσμευτική ικανότητα των δειγμάτων μετρήθηκε με τη μέθοδο AMAS (Ammonium Acetate Saturation). Τα δύο εξεταζόμενα υλικά παρουσιάζουν υψηλή δεσμευτική ικανότητα, για το ζεολιθικό τόφφο ΝΑ11 μετρήθηκε η τιμή 231meq/100g, ενώ για τον ευλανδίτη (HEU1) 296meq/100g. Για τον προσδιορισμό της δέσμευσης του ραδιενεργού Cs, χρησιμοποιήθηκε διάλυμα νιτρικού καισίου (CsNO3) συγκέντρωσης 500 mg/L, ιχνοθετημένο με μικρή ποσότητα ραδιενεργού Cs (137Cs), σε τιμές pH από 2 έως 12. Η δέσμευση του ραδιενεργού Cs από τα δύο υλικά πραγματοποιήθηκε με τη χρήση της μεθόδου φασματοσκοπίας ακτίνων-γ. Ο ζεολιθικός τόφφος παρουσιάζει υψηλότερη ικανότητα δέσμευσης ραδιενεργού καισίου σε αντίθεση με τον καθαρό κρύσταλλο ευλανδίτη, ενώ η δέσμευση του ραδιενεργού καισίου δεν επηρεάζεται σημαντικά από τις τιμές pH των αρχικών διαλυμάτων στο εύρος pH 2-12. Ο κλινοπτιλολιθικός ζεολιθικός τόφφος ΝΑ11 είναι κατάλληλο για ποικίλες περιβαλλοντικές, γεωργικές και βιομηχανικές εφαρμογές.

Specific continuous layers of zeolitic tuff in Ntrista stream location of Petrota area of Evros region (NA11) and pure natural crystals of heulandite (HEU1) from the collection of the Department of Mineralogy-Petrology-Economic Geology, School of Geology, Aristotle University of Thessaloniki, have been investigated. The mineralogical composition of the samples has been investigated by polarized and reflected light microscopy. Sample NA11 contains tabular crystals of zeolite inside and outside the glass shards. Furthermore micas + clay-minerals (biotite, muscovite, celadonite), quartz, feldspars (sanidine, plagioclase), fragments and vitreous mass and traces of amphibole, were also observed. The X-Ray Diffraction analyses showed that the sample NA11 consists of 86wt% HEU-type zeolite, 4 wt% micas+ clay-minerals, 4 wt% quartz,2wt% christobalite and 4 wt% feldspars, while the sample HEU1 is pure heulandite crystal. The mineral-chemistry was determined by SEM-EDS microanalyses. The zeolite of the NA11 sample is Ca-rich clinoptilolite and its chemical formulae isCa1.8K1.0Mg0.7Na0.5Al6.4Si29.5O72· 21H2O, while the zeolite of the sample HEU1 is heulandite and its chemical formulae is Ca3.6Na1.0Κ0,2Sr0.2Ba0.1Al8.1Si27.6O72·21H2O. The uptake ability of the samples was measured by the AMAS method (Ammonium Acetate Saturation). The two examined materials show high uptake ability. The measured value for the zeolitic tuff NA11 is 231 meq/100g, while for the heulandite (HEU1) 296 meq/100g. For the determination of the cesium sorption a CsNO3 solution (concentration 500 mg/L), labelled with small activity of 137Cs, and pH 2-12 was used. The sorption of the caesium by the two materials, was determined by measuring the gamma radiation emitted by the 137Cs tracer. The zeolitic tuff presents higher uptake ability of radioactive caesium than the pure heulandite crystal, whereas the sorption of radioactive caesium is not significantly affected by the pH values of the initial solutions in the range pH 2-12. The clinoptilolitic zeolitic tuff NA11 is suitable material for various environmental, agricultural and industrial applications.