Ši daktaro disertacija glaudžiai siejasi su Ignalinos AE uždarymo ir radioaktyviųjų atliekų utilizavimo problemomis bei paieškomis medžiagų, galinčių atlikti technogeninių ir gamtinių barjerų funkcijas. Tuo tikslu šiame darbe buvo įvertinti pusiausvyros ir kinetiniai sorbcijos parametrai heterogeninėse sistemose bei ištirti vyksmai, lemiantys radionuklidų pašalinimą iš skystųjų radioactyvųjų atliekų bei sulaikymą dirbtiniais ir gamtiniais barjerais. Darbe buvo ištirti titano silikatai susintetinti Ukrainos Sorbcijos ir endoekologijos problemų institute bei geležies oksidai susintetinti ir apibūdinti Fizikos institute, naudojant Mesbauerio spektroskopiją. Taip pat laboratoriniams tyrimams buvo paimti molių, parinktų paviršinės saugyklos Lietuvoje dirbtiniams barjerams, ėminiai iš Galilaukės aikštelės (moreninis priemolis) ir pramoninio Šaltiškių karjero (triaso molis). Titano silikatų, geležies oksidų ir molio mėginių sorbcinė geba nustatyta Cs, Pu ir Am elementams, įvertinti jų pusiausvyros bei kinetiniai sorbcijos parametrai (pasiskirstymo koeficientas, Kd, sulaikymo faktorius, Rf). Nustatyta, kad didžiausia Cs sorbcijos geba pasižymėjo titano silikatai, susintetinti naudojant TiOSO4, geresnė Pu sorbcijos kinetika nustatyta sintetiniams geležies oksidams. Didelę reikšmę Cs, Am ir Pu izotopų sulaikymui turi pH verčių kaita bei konkuruojančių jonų koncentracijų gradientas. Nustatyti du skirtingi Cs sorbcijos mechanizmai, esant mažoms ir didelėms Cs koncentracijoms... [toliau žr. visą tekstą] / This PhD thesis is closely linked to the Ignalina NPP decommissioning activities and radioactive waste management as well as related to the searching for effective and low-cost materials which could operate as technogenic and natural barriers. The aim of the work is to evaluate equilibrium and kinetic sorption parameters in heterogeneous systems as well as to investigate sorption mechanisms and processes responsible for radionuclide removal from liquid radioactive waste and retention by artificial and natural barriers. Synthesized sorbents (titanium silicates and iron oxides) were used in sorption experiments. Samples of loam originated from the Galilaukė site and Triassic clay from industrial Šaltiškiai quarry selected as a candidate for the engineered barrier of the Lithuanian near-surface repository were taken for laboratory investigations. The sorption parameters (distribution coefficient (Kd), kinetic coefficients) of Cs, Pu and Am for newly synthesized inorganic sorbents, iron oxides and clay minerals have been evaluated. It has been determined that titanium silicates synthesized using TiOSO4 are the most suitable for Cs isotope removal from contaminated solutions. The largest Pu Kd values and better sorption kinetics were determined for synthesized iron oxides. It has been found that gradients of competitive ion concentrations and variations in pH values can interfere Cs, Am and Pu retention by engineered barriers made from Šaltiškiai clay. It has been determined... [to full text]

This PhD thesis is closely linked to the Ignalina NPP decommissioning activities and radioactive waste management as well as related to the searching for effective and low-cost materials which could operate as technogenic and natural barriers. The aim of the work is to evaluate equilibrium and kinetic sorption parameters in heterogeneous systems as well as to investigate sorption mechanisms and processes responsible for radionuclide removal from liquid radioactive waste and retention by artificial and natural barriers. Synthesized sorbents (titanium silicates and iron oxides) were used in sorption experiments. Samples of loam originated from the Galilaukė site and Triassic clay from industrial Šaltiškiai quarry selected as a candidate for the engineered barrier of the Lithuanian near-surface repository were taken for laboratory investigations. The sorption parameters (distribution coefficient (Kd), kinetic coefficients) of Cs, Pu and Am for newly synthesized inorganic sorbents, iron oxides and clay minerals have been evaluated. It has been determined that titanium silicates synthesized using TiOSO4 are the most suitable for Cs isotope removal from contaminated solutions. The largest Pu Kd values and better sorption kinetics were determined for synthesized iron oxides. It has been found that gradients of competitive ion concentrations and variations in pH values can interfere Cs, Am and Pu retention by engineered barriers made from Šaltiškiai clay. It has been determined... [to full text] / Ši daktaro disertacija glaudžiai siejasi su Ignalinos AE uždarymo ir radioaktyviųjų atliekų utilizavimo problemomis bei paieškomis medžiagų, galinčių atlikti technogeninių ir gamtinių barjerų funkcijas. Tuo tikslu šiame darbe buvo įvertinti pusiausvyros ir kinetiniai sorbcijos parametrai heterogeninėse sistemose bei ištirti vyksmai, lemiantys radionuklidų pašalinimą iš skystųjų radioactyvųjų atliekų bei sulaikymą dirbtiniais ir gamtiniais barjerais. Darbe buvo ištirti titano silikatai susintetinti Ukrainos Sorbcijos ir endoekologijos problemų institute bei geležies oksidai susintetinti ir apibūdinti Fizikos institute, naudojant Mesbauerio spektroskopiją. Taip pat laboratoriniams tyrimams buvo paimti molių, parinktų paviršinės saugyklos Lietuvoje dirbtiniams barjerams, ėminiai iš Galilaukės aikštelės (moreninis priemolis) ir pramoninio Šaltiškių karjero (triaso molis). Titano silikatų, geležies oksidų ir molio mėginių sorbcinė geba nustatyta Cs, Pu ir Am elementams, įvertinti jų pusiausvyros bei kinetiniai sorbcijos parametrai (pasiskirstymo koeficientas, Kd, sulaikymo faktorius, Rf). Nustatyta, kad didžiausia Cs sorbcijos geba pasižymėjo titano silikatai, susintetinti naudojant TiOSO4, geresnė Pu sorbcijos kinetika nustatyta sintetiniams geležies oksidams. Didelę reikšmę Cs, Am ir Pu izotopų sulaikymui turi pH verčių kaita bei konkuruojančių jonų koncentracijų gradientas. Nustatyti du skirtingi Cs sorbcijos mechanizmai, esant mažoms ir didelėms Cs koncentracijoms... [toliau žr. visą tekstą]

No description available.

Vätskekromatografi är vanligt förekommande metod för separationer av molekyler inom bioteknik. Det finns inom begreppet vätskekromatografi många olika tekniker och vilken specifik teknik som är mest lämplig för en given separation beror på egenskaperna hos den avsedda målmolekylen. Egenskaper för vilka målmolekyler kan separeras är bland annat storlek, laddning och affinitetsintreaktioner. Porositeten är i den stationära fasen en avgörande egenskap, eftersom porernas tillgänglighet påverkar den stationära fasens tillgängliga yta. Således är förmågan att bestämma porositeten en avgörande aspekt vid tillverkningen av den stationära fasen. Agaros utgör ofta den stationära fasen, på grund av modifieringsmöjligheterna hos polysackaridkedjorna.  Bio-Works Workbeads 40/1000 SEC är agarbaserade pärlor för den stationär fas i storleksutslutningskromatografi. Pärlorna är tvärbundna två gånger för att få tillräcklig styvhet och för att uppnå en önskad fördelningskoefficient. Det första tvärbindningssteget bestämmer strukturen på pärlorna och därmed porositeten, medan det andra tvärbindningssteget försäkrar att pärlorna får tillräcklig styvhet. För produkten Workbeads 40/1000 är de önskade fördelningskoefficienterna mellan 0,2-0,35 för thyroglobulin, 0,62-0,75 för albumin (från äggvita) och 0,85-0,95 för ribonukleas A. För att bestämma förhållandet mellan koncentrationerna av reaktanterna NaOH och allylbromid i den första tvärbindningen och de resulterande egenskaperna hos den stationära fasen (fördelningskoefficienter, styvhet och porstorlek) ändrades koncentrationerna av reaktanterna i den första tvärbindningen. Samtliga resulterande pärlorna med de ändrade koncentrationerna analyserades med hjälp av en ÄKTAexplorer. Pärlornas styvhet bestämdes genom att analysera kraschflödet i den packade bädden. Det fanns inga tecken på några skillnader mellan de tillverkade pärlproverna. De icke-specifika interaktionerna analyserades genom att jämföra fördelningskoefficienterna i en standard PBS-buffert med en hög saltkoncentrationsbuffert. Polaritetsförändringen i den mobila fasen kan påverka de icke-specifika interaktionerna eftersom hydrofobiska interaktioner då främjas. Fördelningskoefficienternas kurvor jämfördes också för att analysera likheter och skillnader för olika proteiner. Skillnader i formen på fördelningskoefficientkurvorna kan innebära att porstorleken inte är den enda bidragsfaktorn till skillnaderna i fördelningskoefficienterna. Därför kan skillnaden innebära effekter av icke-specifika interaktioner och det fanns det indikationer på att vissa icke-specifika interaktioner uppstod mellan proteinerna och agarpärlorna. Det finns dock ingen skillnad mellan de pärlor med många tvärbindningar och de med få tvärbindningar. Porstorleken och porstorleksdistribution bestämdes genom att använda en uppsättning dextran med inverterad storleksutslutningskromatografi.  Efter varje tvärbindningsreaktioner bestämdes antalet bildade tvärbindningar genom titrering med silvernitrat. Det visade sig att koncentrationen av allylbromid hade en större inverkan på de resulterande egenskaperna jämfört med koncentrationen av NaOH. En ökad koncentration av allylbromid visade på ett ökat antal bildade tvärbindningar. Experiment med många bildade tvärbindningar visade sig ha en större porstorlek och högre fördelningskoefficienten jämfört med experiment med lägre mängd bildade tvärbindningar. / Liquid chromatography is a method that is extensively used for separations in biotechnology at present. There are many different techniques within the concept of liquid chromatography and which specific technique that is most suitable depends on the properties of the intended target molecule. Properties for which target molecules can be separated are among others, size, charge, and affinity interactions. The porosity is a crucial property of the chromatographic resin, as the accessibility of pores determines the accessible surface area of the resin. Thus, the ability to determine the porosity is a crucial aspect in the manufacturing of the resin. Agarose often constitutes the chromatographic resin, due to the modification possibilities of the polysaccharide chains.  Bio-Works Workbeads 40/1000 SEC are agar-based size exclusion chromatography beads. The beads are cross-linked twice in order to obtain sufficient rigidity and to achieve a desired distribution coefficient. The first cross-linking step determines the structure of the beads thereby stets the porosity and the second cross-linking step ensures a sufficinet rigidity. For the product Workbeads 40/1000 the desired distribution coefficients is between 0.2-0.35 for thyroglobulin, 0.62-0.75 for albumin (from egg white) and 0.85-0.95 for ribonuclease A. To determine the relation between the concentrations of two reactants NaOH and allyl bromide in the first cross-linking step and the resulting properties of the resin (distribution coefficients, rigidity, and pore size), the concentrations in the first cross-linking were changed. All resulting beads with the altered reactant concentrations were analyzed using an ÄKTAexplorer. The rigidity of the beads was determined by analyzing the crash flow rate of the packed bed. There were no indications of any differences between the manufactured resin samples. The non-specific interaction was analyzed by comparing the distribution coefficients in a standard PBS buffer to a high salt concentration buffer. The polarity change in the mobile phase might affect the non-specific interactions since hydrophobic interactions would be promoted. The distribution coefficient curves were also compared for similarities and differences between different proteins. Differences in the shape of the distribution coefficient curves might imply that the pore size is not the only contribution factor to the distribution coefficient differences. Hence, the difference might imply the effect of non-specific interactions. It was indicated that some non-specific interactions occurred between the proteins and the agar beads. However, there was no difference between beads of varying cross-linking degree. The porosity and pore size distribution were determined by utilizing a set of dextran’s with Inverse Size Exclusion Chromatography (ISEC). After each cross-linking step the number of cross-links was determined by titration with silver nitrate (AgNO3). It was shown that the concentration of allyl bromide had a greater impact on the resulting properties compared to the concentration of NaOH. An increased concentration of allyl bromide showed increased number of formed cross-links. Experiments with many formed cross-links was shown to have a larger pore size and higher distribution coefficient Kd compared to experiments with lower amount of formed cross-links.

The dominating factors affecting sorption of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) remain subject of research and debate. Traditionally, distribution coefficients (e.g., Kd and KOC) are used to calculate the fractionation of the contaminant between soil and water, to estimate leaching and subsequently the risks it imposes reaching water reservoirs. Research has aimed to establish the sorption mechanisms for PFAS but, due to the complexity of interactions between the substance specific physiochemical properties and geochemical sorbent characteristics, it has shown to be a complicated task. For PFOS, one of the most commonly encountered PFAS, the Swedish Geotechnical Institute (SGI) recommends using the 10th percentile of a small data set for the organic carbon-water distribution coefficient KOC (500 L/kg) and multiply this with the organic content of the in-situ soil to obtain the soil-water distribution coefficient (Kd). The result of this study shows that this method is insufficient to obtain a good approximation of the mobility of PFOS at a contaminated site. With a review of recent research on PFAS sorption and a case study performed at Stockholm Arlanda Airport, this study concludes that as of today, and due to PFAS potent mobility, well measured field coefficients for each soil type present in the soil profile and an elaborate geohydrological model is necessary to estimate PFAS environmental transport, fate and associated risks. It also concludes that parameters such as anionic exchange capacity and soil protein content may be highly relevant to estimate PFAS sorption.