Radyoaktif elementlerin jeolojik maddelerde tutulması

Abstract

ÖZET RADYOAKTİF ELEMENTLERİN JEOLOJİK MADDELERDE TUTULMASI En önemli çevresel kirliliği oluşturan radyonüklidlerden biri olan Cs137 nin adsorpsiyon yoluyla sulu çözeltilerden uzaklaştınlabilmesi için ekonomik avantajları olan jeolojik maddeler adsorban olarak kullanılmıştır. Eskişehir'im Mihalıçık yöresinden alınan çamaşırcı kili ile bu kilin önemli bileşenleri olan ve kolay temin edilebilen zeolit ve bentonit mineralleri ile bu minerallerin karışımı üzerinde sezyum adsorpsiyon karakteristikleri, Cs137 ile işaretlenmiş CsCl çözeltileri kullanılarak izleme tekniği ile Gama spektrometresinde incelenmiştir. Radyonüklidlerin çözeltiden adsorpsiyon özelliklerini etkileyen faktörler, çözeltinin pH'si, radyoaktif atıklar jeolojik tuz oluşumlarında depolandıkları için yer altı suyundaki tuz konsantrasyonu ve radyonüklidin konsantrasyonudur. Yer altı suyunun pH'si 5-9 aralığında olduğu için, bu çalışmada pH aralığı 4-11 seçilmiştir. Tuz konsantrasyonu çok seyreltildikten doymuşluğa kadar değişebilirse de, tuz etkisini incelemek için çamaşırcı kilinde belirli farklılıkların görüldüğü konsantrasyon aralığı olan 5. l(T*-5. 10`1 MNaCl, zeolit ve bentonitte 5. İO^-IM NaCl aralığında çalışılmıştır. S.IO^-S.IO^M konsantrasyon aralığındaki CsCl çözeltilerindeki Cs+ iyonu adsorpsiyonu pH 7'de maksimum göstermiştir. Adsorpsiyon, tuz konsantrasyonunun artmasıyla azalmışta- ve pH ayarının yapıldığı tampon çözeltinin bileşiminden çok fazla etkilenmiştir. NaAc+HAc ve NaOH ile yapılan pH ayarlamalarında adsorpsiyon yüksek, NHs+HAc ile yapılanlarda düşük bulunmuştur. Zeolit ve bentonit mineralleri ile yapılan deneylerde NaAc+HAc ve NaOH ile pHsi ayarlanmış çözeltilerde Ads/pH eğrisinde maksimum NH3+HAC ile ayarlanmış çözeltilerde ise minimum gözlenmiştir. Buradan aynı pH'de tampon çözeltiye bağlı olarak sezyumun çok fazla adsorplanabildiği gibi, tamamen çözeltide kalabileceği de görülmüştür. Çamaşıcı kili, zeolit ve bentonitin pH 7'deki adsorpsiyon sonuçlan Freundlich ve D-R eşitliklerine uygulanmış ve izoterm parametrelerinden adsorpsiyon kapasiteleri ve enerjileri hesaplanmıştır. Zeolit ve bentonit karışımlarında sezyumun dağılım katsayısı saf minerallerinkinin arasında bulunmuştur. VIII

ABSTRACT RETENTION OF THE RADIOACTIVE ELEMENTS ON GEOLOGICAL MATERIALS Cesium is the most important radionuclide causes the environmental pollution. Due to economic advantages geological materials was used as an adsorbent to remove Cs137 from aqueus solutions by adsorption merhods. Adsorption characteristics of cesium was investigated on the fuller's earth collected from the region of Mihalhcik, Eskişehir and zeolit and bentonit minerals which are the main components of this clay, and mineral mixtures. The factors that influence the adsorption behavior of radionuclides are pH of the solution, since nuclear wastes are reposited in salt formation area graund waters salt concentration and radionuclide concentration. Although graundwaters'salt concentration are likely to be quite high to almost saturation, 5.10`5-5.10`2M NaCl concentration range which was observed big differences were choosen for fuller's earth and S.IO^-IM for zeolite and bentonite to investigate the effect of salt in this work. Maximum cesium uptake was reached from CsCl solution in the concentration of 5.10` -5.10 M and at pH 7. Adsorption was decreased by increasing salt concentration and highly effected by buffer solutions which were used for pH adjustment. It was high with the NaAC +HAc and NaOH buffers and very low with NH3 + HAc buffer. The same behavior were observed on the experiments done with zeolite and bentonite minerals. Maximum was seen on the Ads/pH curve with the NaAC +HAc and NaOH buffers and minimum with NH3 + HAc buffer. From this, it was seen cesium could be either adsorbed intensively depending on the buffer solution or remain entirely in the solution. Freundlich and D-R sorption ishoterms were applied to the adsorption data of fuller's earth, zeolit and bentonite. Adsorption capacities and the mean energies were calculated by means of ishoterms parameters. The distribution coefficient ofCs in zeolite and bentonit mixtures were found between these pure minerals. IX