Comparative Study for the Removal of Sr²⁺ and Pb²⁺ from Waste Solutions using Synthetic and
Natural Cow bone Apatite *

EZZ EL-DIN, M.R.

National Centre for Nuclear Safety and Radiation Control,
Atomic Energy Authority, Cairo, Egypt

Key words: Decontamination, Synthetic apatite,
Cow bone apatite, Radioactive waste.

دراسة مقارنة لإزالة الاسترانشيوم والرصاص من المحاليل المائية للمخلفات
باستخدام الابتيت المخلق معملياً و ابتيت عظم البقر

محمد رضا عز الدين

خلاصـــة

تهدف هذه الدراسة إلى تطوير مادة الابتيت المشتقة من عظام البقر كمادة ماصة جديدة يمكن استخدامها فى إزالة بعض العناصر مثل الاسترانشيوم والرصاص من محاليل المخلفات المشعة. وفى هذا الإطار، تم دراسة أربعة عينات من الابتيت. العينة الأولى ابتيت عظام البقر الخام والعينة الثانية ابتيت عظام البقر الخام بعد معالجته وحرقه عند 700 درجة مئوية والعينة الثالثة ابتيت مخلق معملياً والعينة الرابعة ابتيت تجارى من شركة بيوراد، أمريكا. تم دراسة العوامل المختلفة المؤثرة على امتصاص هذه العناصر والتى شملت دراسة تأثير زمن تلامس المواد محل الدراسة مع محاليل كل من ايونات الاسترانشيوم والرصاص كذلك دراسة تركيز أيون الهيدروجين فى الوسط المائى (الأس الهيدروجينى) بالإضافة إلى تأثير تغير تركيز ايونات الاسترانشيوم والرصاص على عملية الامتصاص، وتم دراسة استرجاع هذه الايونات من العينات وقد استخدمت طريقة الخلط فى هذه الدراسة.

أوضحت النتائج أن امتصاص أيونات الاسترانشيوم والرصاص يصل إلى حالة الاتزان الكيميائى بعد 40 دقيقة و25 دقيقة، على التوالى. وتم تعيين ثابت معدل التفاعل للعناصر المختارة باستخدام معادلة لجرجرين وأن الكمية الممتصة من الايونات المختارة لكل جرام من المادة الماصة تزداد بزيادة تركيز الايون وأنها متمشية مع علاقة فريندلش وأن ابتيت عظام البقر الخام له كفاءة عالية لامتصاص هذه العناصر حيث أن نسبة الامتصاص لايونات الاسترانشيوم والرصاص تصل إلى 85% و 98 %، على التوالى و أن نسبة الامتصاص للابتيت المخلق معمليا لايونات الاسترانشيوم والرصاص تصل إلى 71% و 62 %، على التوالى. هذا وقد تم مناقشة هذه النتائج فى ضوء العوامل المختلفة المؤثرة على عملية الامتصاص ومن هذه النتائج يتضح أن السعة الامتصاصية للابتيت الطبيعى المشتق من عظام البقر أعلى من الابتيت المحضر معملياً لذلك فإننا نوصى باستخدام الابتيت المشتق من عظم البقر فى إزالة ايونات الاسترانشيوم والرصاص من محاليل المخلفات المشعة نظراً لسهولة الحصول عليه ورخص ثمنه نسبياً.

ABSTRACT

The aim of this study is to develop the cow bone derived apatite as a new sorbent for Sr²⁺ and Pb²⁺ ions from their aqueous waste solutions. In this respect, four different types of apatite (Ca₁₀ (PO4)₆(OH)₂) were investigated. The first was natural cow bone apatite (raw bone). The second was cow bone derived apatite after treatment at 700°C. The third was synthetic apatite and the last was commercial apatite supplied from Bio Rad company, USA. Removal of Sr²⁺ and Pb²⁺ by the studied samples was investigated using batch experiments. The different parameters affecting sorption process such as contact time, metal ion concentration and hydrogen ion concentration of the aqueous phase were studied. Desorption of the investigated ions from the loaded samples was also studied. The results obtained showed that the raw cow bone was more effective than the other investigated HAP for adsorbing both Sr²⁺ and Pb² ions since the removal percentage of Sr²⁺ and Pb²⁺ by natural cow bone apatite were 85% and 98%, respectively, while the removal of Sr²⁺ and Pb²⁺ by the synthetic apatite were 71% and 62%, respectively.

 From the obtained data, it can be concluded that the natural (raw) cow bone apatite can be used as an ion exchanger for removal of some radioactive elements that may present in radioactive waste solutions as well as it could be considered as a new competitor of the other natural absorbents. Therefore, it is recommended that the natural cow bone apatite could be used for removal of both Sr²⁺ and Pb²⁺ from radioactive waste solutions as well as other wastewater.