vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2024-69-3-244-252vestift-853Research ArticleДИАГНОСТИКА И БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ И ПРИРОДНЫХ СИСТЕМDIAGNOSTICS AND SAFETY OF TECHNICAL AND ENVIRONMENT SYSTEMSВлияние борной кислоты на физико-химическое состояние железа (III) в водных растворахInfluence of boric acid on the speciation of iron (III) in aqueous solutionshttps://orcid.org/0009-0009-2182-3368КореньковаО. Б.KorenkovaO. B.

Коренькова Ольга Борисовна – научный сотрудник

а/я 119, 220109, Минск

Olga B. Korenkova – Researcher 

P. O. Box 119, 220109, Minsk

korenkova_olya@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4454-9217ЗарубоА. М.ZarubaA. M.

Зарубо Александр Михайлович – старший научный сотрудник

а/я 119, 220109, Минск

Aliaxandr M. Zaruba – Senior Researcher

P. O. Box 119, 220109, Minsk

zarubaalex@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-4110-2890РадкевичА. В.RadkevichA. V.

Радкевич Артем Валерьянович – ученый секретарь

а/я 119, 220109, Минск

Artsiom V. Radkevich – Scientific Secretary

P. O. Box 119, 220109, Minsk

radkevich@sosny.bas-net.byТороповаВ. В.ToropovaV. V.

Торопова Валентина Владимировна – заведующий лабораторией

а/я 119, 220109, Минск

Valentina V. Toropova – Head of the Laboratory

P. O. Box 119, 220109, Minsk

vtoropova@sosny.bas-net.byДашукЕ. М.DashoukE. M.

Дашук Елена Михайловна – старший научный сотрудник

а/я 119, 220109, Минск

Elena M. Dashouk – Senior Researcher

P. O. Box 119, 220109, Minsk

ireplab06@mail.ruОбъединенный институт энергетических и ядерных исследований – Сосны Национальной академии наук БеларусиJoint Institute for Power and Nuclear Research – Sosny of the National Academy of Sciences of Belarus202407102024693244252Copyright © Коренькова О.Б., Зарубо А.М., Радкевич А.В., Торопова В.В., Дашук Е.М., 20242024Коренькова О.Б., Зарубо А.М., Радкевич А.В., Торопова В.В., Дашук Е.М.Korenkova O.B., Zaruba A.M., Radkevich A.V., Toropova V.V., Dashouk E.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/853

С использованием методов ионного обмена, ультрафильтрации и центрифугирования исследовано состояние железа (III) в концентрации ~ 1∙10–5 моль/дм3 в водных растворах в присутствии борной кислоты в концентрации 5–20 г/дм3 в широком диапазоне рН. При помощи метода ионного обмена были установлены области существования ионных и неионных форм железа (III) в растворах с различным содержанием борной кислоты. Экспериментальные данные показали, что в присутствии борной кислоты происходит смещение рН начала коллоидообразования железа (III). При помощи методов ультрафильтрации и центрифугирования было установлено образование комплексных соединений железа (III) с полиборатными ионами в нейтральной – слабощелочной области рН. Также показано, что увеличение концентрации борной кислоты в растворе приводит к увеличению области существования предполагаемых комплексов. Выявленные особенности поведения железа (III) в растворах, содержащих борную кислоту, определяют возможность применения методов ионного обмена и мембранного разделения для очистки растворов. Информация о физико-химических свойствах металл-ионов позволит обеспечить оптимальные условия для очистки жидких радиоактивных отходов на различных объектах атомной промышленности.

During the work, the speciation of iron (III) was studied at the concentration of ~ 1∙10–5 mol/dm3 in aqueous solutions in the presence of boric acid at a concentration of 5–20 g/dm3 in a wide pH range using ion exchange, ultrafiltration and centrifugation methods. The regions of existence of ionic and nonionic forms of iron (III) were determined by ion exchange in solutions with different boric acid concentrations. Experimental data have shown that the pH of the onset of iron (III) colloid formation shifts in the presence of boric acid. The formation of complex compounds of iron (III) with polyborate ions in the neutral – slightly alkaline pH region was established by ultrafiltration and centrifugation. As shown in the paper, the increase in the concentration of boric acid in solution leads to the increase in the region of existence of the supposed complexes. The identified features of the behavior of iron (III) in solutions containing boric acid determine the possibility of using ion exchange and membrane separation methods for purifying solutions. Information about the physical-chemical properties of various metal-ions can provide optimal conditions for the purification of liquid radioactive waste at various nuclear industry facilities.

продукты коррозиижидкие радиоактивные отходыионный обменультрафильтрацияцентрифугированиеcorrosion productsliquid radioactive wastesion exchangeultrafiltrationcentrifugationReferencesХвостова, М. С. Обращение с радиоактивными отходами на предприятиях атомной отрасли / М. С. Хвостова // Вестн. Рос. ун-та дружбы народов. Сер.: Экология и безопасность жизнедеятельности. – 2013. – № 1. – С. 97–106.Hvostova M. S. Management of radioactive waste at nuclear industry enterprises. Vestnik Rossiiskogo universiteta druzhby narodov. Seriya: Ekologiya i bezopasnost’ zhiznedeyatel’nosti = RUDN Journal of Ecology and Life Safety, 2013, no. 1, pp. 97–106 (in Russian).Муратов, О. Э. Методы переработки жидких радиоактивных отходов (аналитический обзор) / О. Э. Муратов, И. К. Степанов, С. М. Царева // Экология промышленного производства. – 2012. – № 3. – С. 30–43.Muratov O. E., Stepanov I. K., Csareva S. M. Methods for processing liquid radioactive waste (analytical review). Ekologiya promyshlennogo proizvodstva [Ecology of Industrial Production], 2012, no. 3, pp. 30–43 (in Russian).Поведение продуктов коррозии в первом контуре ЯЭУ с водным теплоносителем / Б. В. Гусев [и др.] // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 4, Физика. Химия. – 2012. – Вып. 4. – С. 110–118.Gusev B. A., Semenov V. G., Efimov A. A., Panchuk V. V. Behavior of corrosion products in the primary circuit of a nuclear power plant with water coolant. Vestnik of Saint Petersburg University. Physics and Chemistry, 2012, iss. 4, pp. 110–118 (in Russian).Влияние эксплуатационных и водно-химических параметров на отложения продуктов коррозии на тепловыделяющих сборках АЭС с ВВЭР / В. Г. Крицкий [и др.] // Теплоэнергетика. – 2011. – № 7. – С. 7–12.Kritskii V. G., Berezina I. G., Rodionov Y. A., Gavrilov A. V. The influence of operational and water chemistry parameters on the deposits of corrosion products on fuel assemblies at nuclear power plants with VVER reactors. Thermal Engineering, 2011, vol. 58, iss. 7, pp. 540–546. https://doi.org/10.1134/S0040601511070093Киров, В. С. Атомные электрические станции: учеб. пособие / В. С. Киров. – Одесса: ОНПУ, 2010. – 216 с.Kirov V. S. Nuclear Power Plants. Odessa, Odessa National Polytechnic University Publ., 2010. 216 p. (in Russian).Старик, И. Е. Основы радиохимии / И. Е. Старик. – М.: Наука, 1969. – 648 с.Starik I. E. Basics of Radiochemistry. Moscow, Nauka Publ., 1969. 648 p. (in Russian).Давыдов, Ю. П. Формы нахождения металл-ионов (радионуклидов) в растворах / Ю. П. Давыдов, Д. Ю. Давыдов. – Минск: Беларус. навука, 2011. – 301 с.Davydov Yu. P., Davydov D. Yu. Forms of Metal Ions (Radionuclides) in Solutions. Minsk, Belaruskaya navuka Publ., 2011. 301 p. (in Russian).Перевощикова, Н. Б. К вопросу о гидролизе ионов железа (III) в водных растворах / Н. Б. Перевощикова, В. И. Корнев // Вестн. Удмурт. ун-та. Сер. Физика и химия. – 2006. – № 8. – С. 189–198.Perevotshikova N. B., Kornev V. I. On a question of iron (III) ions hydrolysis in aqueous solution. Vestnik Udmurtskogo universiteta. Seriya: Fizika i khimiya [Bulletin of Udmurt University. Series: Physics and Chemistry], 2006, no. 8, pp. 189–198 (in Russian).Влияние коррекционной химической обработки теплоносителя первого контура и рабочих сред второго контура АЭС с ВВЭР, PWR на радиационную безопасность / Т. В. Мальцева [и др.] // Ядерна та радiацiйна безпека. – 2012. – № 4. – С. 37–43.Mal’tseva T. V., Zinchenko Yu. A., Dobrovol’skaya I. Yu., Arkhipenko A. V. Influence of Chemical Correction of the Primary Coolant and Secondary Operating Environment of WWER and PWR NPPs on Radiation Safety. Yaderna ta radiatsiina bezpeka [Nuclear and Radiation Safety], 2012, no. 4, pp. 37–43 (in Russian).Kabay, N. Boron Separation Processes / N. Kabay, N. Hilal, M. Bryjak. – Elsevier Inc., 2015. – 390 p. https://doi.org/10.1016/C2013-0-09863-5Kabay N., Hilal N., Bryjak M. Boron Separation Processes. Elsevier Inc., 2015. 390 p. https://doi.org/10.1016/C2013-0-09863-5Complexation of nikel ions by boric acid or (poly)borates / A. Graff [et al.] // J. Solution Chem. – 2017. – Vol. 46. – P. 25–43. https://doi.org/10.1007/s10953-016-0555-xGraff A., Barrez E., Baranek P., Bachet M., Bénézeth P. Complexation of nikel ions by boric acid or (poly)borates. Journal of Solution Chemistry, 2017, vol. 46, pp. 25–43. https://doi.org/10.1007/s10953-016-0555-xZinc (II)–Boron (III) Aqueous Complex Formation Between 25 and 70 °C // T. Raynaud [et al.] // J. Solution Chem. – 2024. – Vol. 53. – P. 1017–1036. https://doi.org/10.1007/s10953-023-01357-1Raynaud T., Bachet M., Bénézeth P., Graff A. Zinc (II)–Boron (III) Aqueous Complex Formation Between 25 and 70 °C. Journal of Solution Chemistry, 2024, vol. 53, pp. 1017–1036. https://doi.org/10.1007/s10953-023-01357-1Формы нахождения радионуклида кобальта-60 в растворах борной кислоты / А. М. Зарубо [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. хім. навук. – 2020. – Т. 56, № 1. – С. 24–32. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2020-56-1-24-32Zarybo A. M., Radkevich A. M., Korenkova O. B., Voronik N. I. Cobalt-60 radionuclide speciation in boric acid solutions. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya khimichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical series, 2020, vol. 56, no. 1, pp. 24–32 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8331-2020-56-1-24-32Karankova, V. Effect of boric acid on 106Ru radionuclide speciation in aqueous solution / V. Karankova, A. Radkevich, N. Varonik // J. Radioanal. Nucl. Chem. – 2023. – Vol. 332. – P. 4561–4566. https://doi.org/10.1007/s10967-023-09158-yKarankova V., Radkevich A., Varonik N. Effect of boric acid on 106Ru radionuclide speciation in aqueous solution. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 2023, vol. 332, pp. 4561–4566. https://doi.org/10.1007/s10967-023-09158-yРуководство к практическим занятиям по радиохимии / под ред. Ан. Н. Несмеянова. – 2-е изд. перераб. – М.: Химия, 1980. – 584 с.Nesmeyanov A. N. (ed.). Guide to Practical Exercises in Radiochemistry. Moscow, Khimiya Publ., 1980. 584 p. (in Russian).Charge Effects in the Fractionation of Natural Organics Using Ultrafiltration / A. I. Schafer [et al.] // Environ. Sci. Technol. – 2002. – Vol. 36, Iss. 12. – P. 2572–2580. https://doi.org/10.1021/es0016708Schafer A. I., Mauch R., Waite T. D., Fane A. G. Charge Effects in the Fractionation of Natural Organics Using Ultrafiltration. Environmental Science and Technology, 2002, vol. 36, iss. 12, pp. 2572–2580. https://doi.org/10.1021/es0016708Beneš, P. Trace Chemistry of Aqueous Solutions: General Chemistry and Radiochemistry / P. Beneš, V. Majer. – Praga: Academia, 1980. – 100 p.Beneš P., Majer V. Chemistry of Aqueous Solutions: General Chemistry and Radiochemistry. Praga, Academia, 1980. 100 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.