Title: Characterization of natural clinoptilolite material for remediation of Sr-90 and Cs-137 in seawater
Other Titles: Charakterisierung des natürlichen Zeolithmaterials Klinoptilolith zur Dekontamination von Meerwasser von Sr-90 und Cs-137
Language: English
Authors: Grill, Viktoria 
Qualification level: Diploma
Advisor: Streli, Christina  
Assisting Advisor: Welch, Jan Matthew 
Issue Date: 2019
Number of Pages: 172
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Der Zeolith Klinoptilolith wird vor allem zur Reinigung von verstrahlen Flüssigkeiten verwendet. So filtert er vor allem radioaktives Cäsium und Strontium aus Abwasser bzw. Kühlwasser von Kernkraftwerken. In vorangegangenen Arbeiten wurde die Adsorptionskapazität für vier verschiedene Zeolithe von dem österreichischen Unternehmen LITHOS Industrial Minerals GmbH ermittelt. Für ein besseres Auswerten der ermittelten Daten ist ein detailliertes Wissen über die einzelnen Komponenten und die Struktur der verwendeten Zeolithe notwendig. Diese Charakterisierung wurde durch verschiedene Methoden erlangt. Mit Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) und Thermogravimetrische Analyse (TGA) wurde der Wassergehalt der Proben ermittelt. Diese Ergebnisse wurden für die Neutronenaktivierungsanalyse (NAA) und die Totalreflexions-Röntgenfluoreszenzanalyse (TXRF) benötigt, um eine genaue Bestimmung der Elementarkomponenten vorzunehmen. Infrarot (IR) Spektrometrie gab erste Einblicke in die Zeolithstruktur und bestätigte schnell den Zeolithetyp Klinoptilolith. Durch Pulverröntgendiffraktometrie (PXRD) wurden die Phasenzusammensetzungen und die Kristallstruktur untersucht. Die Ergebnisse der einzelnen Methoden wurden miteinander verglichen und ein Gesamtbild der Proben wurde erstellt. Die Resultate wurden mit Daten von Elementarkomponenten aus der Literatur verglichen. Abschließend wurden durch die gewonnenen Erkenntnisse ein verbessertes Experiment für die Bestimmung der Kapazität für Cäsium und Strontium aufgebaut. Es wurden die Radioisotope 134Cs und 85Sr verwendet. Die maximale Sr Kapazität wurde erreicht, welche für Probe A und B ungefähr bei 13.4 mg Sr pro 500 mg Zeolithepulver liegt. Probe B hat eine höhere Cäsium Kapazität als Probe A, nämlich ungefähr 82.1 mg Cs pro 500 mg Zeolithepulver. Die gemahlene Form von Probe C hat noch eine bessere Kapazität für Cäsium. Die Teilchengröße des Pulvers ist ausschlaggebend für die Adsorption (He and Walling, 1996). Wie erwartet hat die externe Probe D die geringste Kapazität für Cäsium und Strontium.

The zeolite clinoptiolite may be used to remove caesium and strontium radioisotopes from aqueous nuclear wastes. In previous work the adsorption capacity of four different zeolite products from the Austrian company LITHOS Industrial Minerals GmbH was investigated. To better understand and compare the information gathered, detailed knowledge of the composition and structure of the zeolites used is essential. This characterisation was achieved by applying several different quantitative and qualitative analytical methods. Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermogravimetric Analysis (TGA) were used to determine the water content of the samples. This was needed for the precise determination of elementary compositions by Neutron Activation Analysis (NAA) and Total Reflection X-Ray Fluorescence Analysis (TXRF). Infrared Spectrometry gave preliminary structural knowledge and Powder X-Ray Diffraction (PXRD) was used to investigate phase compositions. Furthermore, all the data collected were analysed together to clarify the zeolite type and elemental composition. The results were compared to elemental composition of clinoptiolites in the literature. Finally, the knowledge of the elemental composition was used to set up an experiment to determine the maximal capacity of the materials for caesium and strontium using the radiotracers 134Cs and 85Sr. For strontium the uptake limit was reached which lies for sample A and B at around 13.4 mg Sr per 500 mg zeolite powder. For caesium sample B has a bit higher capacity with 82.1 mg Cs per 500 mg zeolite than sample A. The milled version of sample C has an even larger capacity. It was shown that the grain size is important for the ion adsorption (He and Walling, 1996). The external sample D has the lowest capacity for Sr and Cs as expected from previous studies.
Keywords: Zeolites; Radiotracers; Environmental Remediation
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-124735
http://hdl.handle.net/20.500.12708/8505
Library ID: AC15364549
Organisation: E141 - Atominstitut 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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