Published 1992 | Version v1
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Investigations on the interactions of organo-clay minerals with radioiodine

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Description

The relation between the mineralogical properties of clay minerals treated with quaternary alkylammonium ions and their sorption characteristics for radioiodine was studied using the batch method. The increased distribution ratios (Rd-values) for 125I- found in vermiculite treated with different alkylammonium ions were accompanied by increased organic C-contents and the expansion of the basal spacings of the organo clays. Measurements confirmed that substances with long C-chains were effective in producing organo-clays with high iodine sorbing capacity, whereas ammonium salts without side chains showed neither intercalation into the silicate layers nor increased iodine sorption. In addition to the type of the organic cations, the applied concentrations of the alkylammonium ions influenced their uptake and the iodine fixing efficiency of the organo-clay complex. Maximum uptake and iodine sorption was obtained at about 50% exchange of the interlayer cations. Tests with 134Cs+ revealed that the partial modification makes the organo-clays also capable for the sorption of inorganic cations. X-ray diffractograms showed both interstratified layer structures (HDPY+ and Mg2+ saturated layers) and beside it unaltered vermiculite in clay minerals with partially exchanged metal cations. Furthermore, the size-dependence of the silicate particles was investigated: The highest alkylammonium ion incorporation and iodide sorption was found in the clay fraction of 0.6-2 μm. (orig.)

Availability note (English)

Available from Niedersaechsisches Inst. fuer Radiooekologie, Hannover (Germany).

Abstract (German)

In Fortfuehrung der Experimente ueber die Iodbindung an Tonmineralen, deren Schichtladung durch die Behandlung mit Alkylammoniumionen modifiziert worden ist, wurde im Berichtsjahr insbesondere der Zusammenhang zwischen Iodsorption und moeglichen mineralogischen Veraenderungen der behandelten Tonminerale untersucht. Unter Einbeziehung von 134Cs+ als Tracer wurde geprueft, ob die Alkylammonium-Tone auch als Kationen sorbierendes Material verwendet werden koennen. Ausserdem wurde die Zuordnung der Iodfixierung zu einzelnen Tonfraktionen untersucht. Die Versuche haben gezeigt, dass die Verteilungsverhaeltnisse (Rd-Werte) als Mass fuer die Iodsorption (125I) mit der Hoehe der Alkylammoniumion-Inkorporation und mit den roentgendiffraktometrisch ermittelten Schichtabstaenden der Silikate korrelieren. Es wurde bestaetigt, dass langkettige Ammonium-Salze in groesseren Mengen aufgenommen werden und eine staerkere Aufweitung der Silikatschichten bewirken als Molekuele ohne Seitenketten. Entsprechend verhalten sich diese Organo-Ton Komplexe hinsichtlich der Iodsorption. Die Einbauraten der Alkylammoniumionen, getested im System HDPY-Vermiculit, sowie die Iodfixierung stehen auch mit den angebotenen Substanzmengen, ausgedrueckt als Prozentsatz der Kationenaustauschkapazitaet (KAK) des Tonminerals im Zusammenhang. Maximale Iodfixierungsraten werden bereits bei ca. 40% Austausch (50% KAK-Applizierung) der Zwischenschicht-Kationen erreicht. Diese Tatsache ist insofern von Bedeutung, als damit die restlichen Metallkationen fuer die Bindung kationischer radioaktiver Abfaelle zur Verfuegung stehen koennten. Dies wurde mit 134Cs+ als Tracer tatsaechlich bestaetigt. Anhand diffraktometrischen Aufnahmen von partiell ausgetauschten Proben kann in dem organophilen Vermiculit eine alternierende Folge von HDPY- und Mg-gesaettigten Silikatschichten, sowie von unveraendertem Vermiculit, angenommen werden. (orig./BBR)

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Additional titles

Original title (German)
Untersuchungen ueber die Wechselwirkungen von Organo-Tonmineralen mit Radioiod

Publishing Information

Imprint Title
1991 annual report of the Lower Saxony Institute of Radioecology
Imprint Pagination
106 p.
Journal Page Range
p. 59-70.

Optional Information

Notes
Imprint:Niedersaechsisches Institut fuer Radiooekologie an der Universitaet Hannover. Jahresbericht 1991.