Synthesis of novel composite sorbents based on titanium, calcium and magnesium phosphates
- Autores: Mudruk N.V.1, Maslova M.V.1, Nikolaev A.I.1
-
Afiliações:
- Tananaev Institute of Chemistry – Subdivision of the Federal Research Centre “Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences” Science Centre of the Russian Academy of Sciences (ICT KSC RAS)
- Edição: Volume 514, Nº 1 (2024)
- Páginas: 32-40
- Seção: CHEMISTRY
- URL: https://ogarev-online.ru/2686-9535/article/view/256429
- DOI: https://doi.org/10.31857/S2686953524010033
- ID: 256429
Citar
Texto integral
Resumo
Heterogonous and mechanochemical synthesis of new materials based on titanium, calcium and magnesium phosphates have been developed for the first time. Final products demonstrate high sorption efficiency towards heavy metal cations and radionuclides. The combined action of the components ensures high sorption capacity towards different cations within a wide pH range. The optimal conditions of the processes providing the obtaining of composite products with given phase composition have been established. Using solid precursors and phosphorus-containing agents taken in a stoichiometric ratio, and mild hydrothermal conditions make it possible to reduce liquid waste to a minimum level. During the first step of synthesis both precipitation of titanium phosphate and formation of ammonium phosphate which is the precursor for the second step occur. The latter is the formation of calcium and magnesium phosphates. Thus, the synthesis proceeds in accordance with the principles of green chemistry.
Texto integral
ВВЕДЕНИЕ
В последнее время внимание ученых и практиков привлекают композиционные материалы, которые, как правило, обладают более широким спектром функциональных свойств по сравнению с их индивидуальными аналогами, а также проявляют синергетический эффект за счет возрастания эффективности действия отдельных компонентов. Композиционные фосфаты многовалентных металлов находят широкое применение в медицине [1–4], а также при производстве фотокатализаторов [5, 6], прекурсоров для электрохимически активных материалов [7], сорбентов различного назначения [8, 9].
В области синтеза новых сорбентов в настоящее время усилия исследователей в основном направлены на получение композиционных органо-неорганических (гибридных) материалов [10–12]. Вместе с тем композиционные неорганические сорбенты обладают преимуществом перед гибридными, поскольку могут образовывать минералоподобные соединения, способные прочно связывать токсичные металлы, в том числе и радионуклиды, а также хорошо совместимы с матрицами для захоронения радионуклидов благодаря отсутствию в неорганической матрице радиолиза [13–15]. Для удаления токсичных металлов прочное связывание ионов с матрицей сорбента является важным параметром, т.к. многие токсичные металлы имеют очень низкие значения предельно допустимых концентраций (ПДК), и даже их небольшая десорбция с поверхности сорбента может вызывать вторичное загрязнение. С этой точки зрения большой интерес представляют сорбенты на основе фосфатов, способные образовывать нерастворимые фосфаты тяжелых металлов или прочно связанные фосфаты металлов в матрице сорбента.
При синтезе сорбционных материалов также немаловажными являются такие факторы, как простота получения сорбента, доступность и стоимость используемых для синтеза прекурсоров. Поэтому разработка экономически и экологически эффективных методов синтеза сорбентов является актуальной научной задачей.
Фосфаты титана различного состава и структуры являются эффективными сорбционными материалами как для очистки сточных вод от катионов токсичных металлов, так и жидких радиоактивных отходов [16]. Процесс сорбции на фосфатах Ti основан на ионообменном механизме, что позволяет эффективно удалять микроконцентрации токсичных металлов. Большинство известных способов синтеза фосфатов Ti основано на взаимодействии фосфорной кислоты с растворами титана [17–19]. Получение монофазных продуктов данным способом характеризуется многостадийностью синтеза и образованием большого количества жидких стоков, требующих утилизации. Экологически более привлекательным методом является синтез фосфатов титана с использованием твердых титановых прекурсоров. В работах [20–23] впервые изучены и реализованы варианты гетерогенного синтеза фосфатов Ti, основанные на использовании титановых солей – сульфата оксотитана TiOSO4·H2O и двойной соли – сульфата титанила и аммония – (NH4)2TiO(SO4)2·H2O (СТА). Разработанные способы синтеза фосфатов Ti позволяют за одну стадию получать фосфаты титана заданного состава при условии соблюдения оптимальных параметров взаимодействия кристаллических титановых солей с фосфорной кислотой [24].
Фосфаты Ca–Mg также являются перспективными сорбентами, обладающими высокой емкостью и селективностью по отношению к радионуклидам 60Co и 90Sr [25]. Очистка растворов от катионов металлов с помощью фосфатов кальция и магния происходит по механизму конверсии из-за разницы в растворимости фосфатных соединений кальция и магния и фосфатов металлов. Такие сорбенты характеризуются очень высокой емкостью поглощения металлов из раствора, но уступают фосфатам титана по эффективности очистки. Основные методы синтеза фосфатов Ca–Mg – это гидролитическое или химическое осаждение из растворов [26, 27].
Наличие сходных методов получения позволило выдвинуть предположение о возможности синтеза композиционного продукта на основе фосфатов титана, кальция и магния. В рамках настоящей работы показана возможность синтеза новых композиционных сорбентов на основе фосфатов Ti–Ca–Mg, установлены оптимальные условия получения материалов заданного фазового состава при соблюдении принципов зеленой химии, а также изучены сорб- ционные свойства полученных образцов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Доломит (минерал с формулой CaCO3‧MgCO3) использовали в качестве источника кальция и магния. Для повышения реакционной способности доломита проводили его термическую активацию при 850°С в течение 5 ч, после чего получали смесь оксида магния (MgO) и карбоната кальция (CaCO3). Элементный состав термически активированного доломита, мас. %: Ca, 18.59; Mg, 11.27; Si, 3.78; К, 1.08; S, 0.74; Ti, 0.24; Fe, 2.44; Mn, 0.12; Cl, 0.31. В качестве прекурсора титана использовали сульфат титанила и аммония (NH4)2TiO(SO4)2·H2O (СТА), который может быть получен из сфенового концентрата – побочного продукта переработки апатит-нефелиновых руд [28]. Состав СТА, мас. %: TiO2, 19.5; NH4+ , 9.7; SO 42– , 52.3. Все использованные порошки имели размер частиц менее 60 мкм.
Фосфорсодержащим агентом служила ортофосфорная кислота H3PO4, “х. ч.”. Процессы сорбции исследуемых катионов (Cs+, Sr2+, Co2+, Cd2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+) из исходных растворов были изучены при pH 3; для корректировки pH использовали 1 M водные растворы NaOH или HNO3 марки “х. ч.”. Для приготовления растворов для изучения сорбционных характеристик полученных сорбентов использовали соли марки “х. ч.”: Pb(NO3)2, Zn(NO3)2·6H2O, Co(NO3)2·6 H2O, Sr(NO3)2, Cu(NO3)2·3H2O, Cd(NO3)2·4H2O, CsNO3.
Гидротермальный (гетерофазный) синтез нового композиционного сорбента на основе фосфатов титана, кальция и магния (TCMP) заключался во взаимодействии твердых исходных материалов и 10%-го раствора ортофосфорной кислоты. Для нахождения оптимальных условий получения композиционного сорбента TCMP были изучены процессы образования индивидуальных фосфатов – фосфата титана (TP) (состав TiO(OH)H2PO4·H2O, Ti(HPO4)2·H2O (не более 6% от объема пробы)) при обработке СТА 10%-м раствором H3PO4 и фосфатов кальция и магния (CMP) (состав CaHPO4·2H2O, MgНPO4·3H2O, MgNH4PO4·6H2O) при обработке доломита 1 М раствором фосфата аммония NH4H2PO4. Отдельные компоненты TP и CMP также были получены по отдельности для демонстрации сорбционной эффективности нового композиционного сорбента TCMP.
Механохимический синтез TCMP проводили в шаровой планетарной высокоэнергетической мельнице Planetary Micro Mill Pulverisette-7 (Fritsch GmbH, Германия) во флаконах объемом 45 см3 с шарами диаметром 6 мм; материал флаконов и шаров – закаленная хромистая сталь. В начале синтеза атмосфера внутри флаконов соответствовала внешней атмосфере. Подготовку к загрузке компонентов проводили следующим способом: 50%-й раствор H3PO4 предварительно смешивали с СТА (соотношение Ti : P = 1 : 5, 1 г СТА и 2.2 мл кислоты) и выдерживали смесь в течение 15 мин. При этом происходило затвердевание полученной пасты, которую далее по истечении указанного времени загружали вместе с навеской доломита (1 г) во флакон шаровой мельницы для последующего механосинтеза. Оптимальные условия механоактивации, найденные в ходе работы: скорость мельницы 600 об мин–1, весовое соотношение шары–смесь – 15.2 : 1, время механосинтеза – 3 ч.
Элементный анализ растворов твердых образцов в смеси HF, HNO3 и HCl проводили методом плазменной эмиссионной спектроскопии постоянного тока на спектрометре Shimadzu ICPE-9000 (Shimadzu Corporation, Япония). Площадь поверхности образцов определяли методом низкотемпературной адсорбции азота с использованием анализатора поверхности Micromeritics ASAP 2000 (Micromeritics Company, США). Дегазацию твердых образцов проводили при 60°С в течение 24 ч. Размер пор рассчитывали по методу Барретта–Джойнера–Халенды.
Фазовый состав полученных материалов определяли методом рентгенофазового анализа (PФА) на дифрактометре D6000 (Shimadzu Corporation, Япония) с монохромным CuKα-излучением (λ = 1.5418 Å).
Степень сорбции S рассчитывали согласно формуле (1), коэффициенты распределения Kd – согласно формуле (2), величины сорбционных емкостей q – согласно формуле (3):
(1)
(2)
(3)
где А1 и А2 – активность радионуклидов в исходном растворе до и после очистки соответственно, Бк л−1; m – масса навески сорбента, г; C1 и C2 – концентрации элемента в растворе исходная и после очистки, мг л–1; V – объем раствора, л.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Было установлено, что при гетерофазном синтезе титан из СТА переходит в фосфатный продукт при обработке 10%-м раствором H3PO4 в течение 5 ч. Полученные образцы исследовали методом рентгенофазового анализа и установили, что высушенный при 60°С образец является рентгеноаморфным (рис. 1, дифрактограмма 1), фазовый состав прокаленного при 850°С образца приведен в [28]. Согласно уравнению термолиза [29], высушенный при 60°С продукт имеет состав: TiO(OH)H2PO4·H2O, Ti(HPO4)2·H2O (не более 6% от объема пробы) (рис. 1, дифрактограмма 2).
Рис. 1. Дифрактограммы образцов фосфатов титана ТР: высушенного при 60°С (1), прокаленного при 850°С (2).
В ходе работы было установлено, что для формирования отдельных компонентов будущего продукта наиболее важным параметром является pH смеси. Для достижения полного перехода магния в малорастворимые фосфаты необходима величина pH раствора ≥ 2, но при использовании в качестве фосфорсодержащего агента 10%-го раствора H3PO4 в растворе устанавливается pH < 1. Поэтому обработку доломита осуществляли 1 М раствором фосфата аммония NH4H2PO4 (рН 3.6). При использовании NH4H2PO4 в качестве фосфорсодержащего агента происходит полный переход кальция и магния из доломита в фосфаты заданной модификации: CaHPO4·2H2O, MgHPO4·3H2O, MgNH4PO4·6H2O (рис. 2).
Рис. 2. Дифрактограммы образцов фосфатов Ca–Mg СМР, высушенных при 60°С: после обработки 10%-м раствором H3PO4 (1), после обработки 1М раствором NH4H2PO4 (2).
На основании выполненных расчетов был определен избыток от стехиометрии 10%-го раствора H3PO4, необходимый для взаимодействия кристаллического СТА с фосфорной кислотой для образования как фосфата титана, так и требуемого количества дигидрофосфата аммония NH4H2PO4 (благодаря наличию аммония в твердом титановом прекурсоре – СТА), который составил 20% от стехиометрического. В свою очередь образовавшийся в суспензии NH4H2PO4 служит прекурсором для синтеза фосфатов кальция и магния при введении в систему доломита, а также выполняет роль буфера (pH 2).
Рис. 3. Дифрактограммы композиционного фосфата Ti– Ca–Mg ТСМР: высушенного при 60°С (1), прокаленного при 850°С (2).
Таким образом, установление корреляции между условиями синтеза TP, CMP, и синтеза TCMP позволило разработать двухстадийный гетерофазный способ синтеза TCMP, основанный на принципах “зеленой химии”, когда образующийся в реакционной системе продукт является реагентом для получения конечного материала, что позволяет существенно упростить химическое взаимодействие компонентов. Предложенный способ обеспечивает полную (99.9%) конверсию титана, кальция и магния из исходных прекурсоров в целевой продукт. Данный способ значительно снижает расход реагентов и время синтеза и позволяет получать композицию строго заданного состава. Способ получения композиционного сорбента защищен патентом РФ [30].
На основании данных РФА установлен фазовый состав нового композиционного сорбента TCMP: TiO(OH)H2PO4·H2O, Ti(HPO4)2·H2O, CaHPO4·2H2O, MgНPO4·3H2O, MgNH4PO4·6H2O (рис. 3). При изучении текстурных свойств полученной композиции обнаружено, что поровая система материала достаточно однородна и TCMP относится к мезопористым материалам, что значительно улучшает кинетику сорбционных процессов [31]. Из анализа поверхностных свойств также следует, что компонент материала TP многократно увеличивает удельную площадь поверхности нового материала, по сравнению с таковой для CMP (табл. 1).
Второй способ синтеза TCMP основан на механохимическом взаимодействии компонентов – исходных соединений и 50%-го раствора H3PO4. В данном способе использование 50%-го раствора H3PO4 обусловлено тем, что на первой стадии синтеза при обработке титанового прекурсора кислотой необходим избыток фосфора для формирования NH4H2PO4, который на второй стадии расходуется на образование малорастворимых фосфатов Ca и Mg после добавления доломита. Данный способ позволяет предельно минимизировать образование твердых или жидких отходов, что соответствует требованиям, предъявляемым к современным “зеленым” технологиям. Также отпадает необходимость в энергетических затратах (нагревание смеси) и использовании дополнительного реактива (NH4H2PO4).
Таблица 1. Текстурные свойства полученных образцов
Образец | Удельная площадь поверхности, м2 г–1 | Объем пор, см3 г–1 | Средний диаметр пор, нм |
ТР | 198.94 | 0.45 | 8.49 |
СМР | 2.67 | 0.01 | 14.49 |
ТСМР | 95.36 | 0.41 | 10.16 |
Механохимическое взаимодействие СТА с 50%-й фосфорной кислотой за 15 мин обеспечивает образование кристаллического фосфата титана состава Ti(HPO4)2·H2O и кристаллического фосфата аммония. Дальнейшее механическое воздействие на систему при введении в нее доломита в течение 3 ч обеспечивает формирование кристаллического композиционного продукта TCMP с фазовым составом: Ti(HPO4)2·H2O, CaHPO4·2H2O, MgHPO4·3H2O, MgNH4PO4·6H2O, что подтверждается данными РФА (рис. 4). Химический состав TCMP, мас. %: Ca, 8.28; Mg, 4.85; Ti, 4.84; P, 14.72; O, 40.07; Si, 2.15; NH4+ , 6.77; S, 4.4.
Использование твердых прекурсоров в качестве источника титана, кальция и магния позволяет значительно сократить время синтеза и получать композиционный фосфат TCMP заданного структурного типа экологически привлекательным способом. Способ получения композиционного сорбента защищен патентом РФ [32].
Рис. 4. Дифрактограмма композиционного фосфатного продукта, полученного в результате механохимического синтеза.
Сорбционные свойства образцов как TP и CMP, так и нового композиционного сорбента TCMP на основе фосфатов всех трех элементов, были изучены в реагирующих системах на примере радионуклидов и катионов 3d-металлов.
Установлено, что TCMP обладает высокими сорбционными свойствами по отношению к радионуклидам – изотопам 134Cs, 60Co, 90Sr – в широком диапазоне pH очищаемых растворов. Согласно полученным результатам, максимальная сорбционная емкость нового композиционного сорбента TCMP по отношению к Cs+, Sr2+ и Co2+ составила 200, 174 и 124 мг г–1 соответственно. Эффективность сорбции на TCMP по отношению к данным катионам значительно выше, чем на индивидуальных фосфатах TP и CMP в интервале pH растворов, равном 2–7 (рис. 5).
В случае очистки от цезия одинаково эффективны как индивидуальный фосфат титана TP, так и композиционный материал TCMP, поскольку за сорбцию цезия отвечает именно фосфат титана TP. Сорбционная емкость фосфата титана TP по катионам цезия в кислых растворах определяется величиной теоретической ионообменной емкости материала. Она составляет 4.67 мэкв г–1 в кислых растворах и максимальна в растворах с pH > 7 (9.35 мэкв г–1). В работе изучали сорбцию из растворов с pH 3, при этом после добавления композиционного сорбента pH растворов повышался до значений 6–7.5. Смещение pH в щелочную область происходило после добавления композиционного сорбента TCMP к растворам, т.к. в состав материала входит компонент CMP, который имеет pH точки нулевого заряда pHтнз 6.13, что было установлено ранее [33]. Полученные величины сорбционной емкости по цезию (200 мг г–1) подтверждают, что основным механизмом сорбции цезия на TCMP является ионный обмен при ведущей роли фосфата титана.
При удалении Sr2+ и Co2+ из растворов наблюдается синергетический эффект компонентов TCMP. Сорбция протекает по механизмам осаждения труднорастворимых фосфатов кобальта и стронция, поверхностного комплексообразования и ионообменному. С повышением pH до 5–6 растворимость фосфатов кальция и магния значительно снижается, и удаление токсичных металлов протекает по ионообменному механизму с участием TP и благодаря электростатическому притяжению.
Рис. 5. Эффективность сорбции Cs+, Sr2+ и Co2+ на полученных образцах фосфата Ti (1), фосфата Ca–Mg (2), композиционного фосфата Ti–Ca–Mg (3) при pH 2 (а) и pH 7 (б).
137Cs, 60Co и 90Sr являются значимыми радионуклидами, которые входят в состав жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Для демонстрации эффективности работы сорбента TCMP было проведено тестирование на реальных растворах, чтобы показать эффективность действия всех составляющих материала при очистке многокомпонентного раствора. Для сравнения также изучили эффективность сорбции радионуклидов на индивидуальных фосфатных фазах TP и CMP. Испытывали реальный раствор – многокомпонентную систему, содержащую как основные радионуклиды 137Cs, 90Sr, 60Co, так и продукты активации конструкционных материалов 51Cr, 54Mn (pH 6.2, минерализация 4.5 г л–1). Активность радионуклидов в растворе до очистки (A1) составляла, 105 Бк л−1: 137Cs, 40.025; 90Sr, 40.178; 60Co, 8.350; 51Cr, 1.20; 54Mn, 0.26. Соотношение объема раствора к массе навески 250 мл г–1, время контакта – 24 ч. Степень сорбции S и коэффициент распределения Kd рассчитывали по формулам (1) и (2).
Установлено, что новый композиционный материал TCMP обладает высокой сорбционной способностью по отношению к радионуклидам благодаря наличию в его составе различных фосфатных фаз. Испытания показали высокую эффективность очистки ЖРО с помощью нового композиционного сорбента, по сравнению с применением индивидуальных фосфатов TP и CMP. Концентрации 51Cr, 54Mn в растворе после очистки были ниже предела обнаружения. Коэффициент распределения Kd > 105 мл г–1 для 137Cs, 90Sr, 60Co (табл. 2), показатели очищенной воды не превышают допустимых норм для сброса.
Таким образом, предложенный метод одностадийной очистки с использованием нового композиционного сорбента TCMP значительно упрощает технологию очистки ЖРО, а возможность дальнейшей утилизации сорбента в виде прочной минералоподобной матрицы обеспечивает их безопасное захоронение.
Кроме того, были исследованы сорбционные свойства полученных образцов (TP, CMP и TCMP) по отношению к катионам металлов: Co2+, Cd2+, Zn2+, Cu2+ и Pb2+. Соотношение объема раствора к навеске сорбента 200 мл г–1, время контакта – 24 ч. Все компоненты нового материала TCMP вносят вклад в очистку растворов от катионов тяжелых металлов. Значения сорбционных емкостей индивидуальных фосфатов TP и CMP, а также композиционного сорбента TCMP по отношению к Co2+, Cd2+, Zn2+, Cu2+ и Pb2+ приведены на рис. 6. Величины сорбционных емкостей q рассчитывали по формуле (3).
Таблица 2. Сорбционные характеристики полученных индивидуальных фосфатов Ti ТР и Ca–Mg СМР и нового композиционного сорбента ТСМР
Образец | Активность раствора после очистки A2, ×105 Бк л−1 | Коэффициент распределения Kd, ×105 мл г−1 | Эффективность сорбции S, % | ||||||
137Cs | 90Sr | 60Co | 137Cs | 90Sr | 60Co | 137Cs | 90Sr | 60Co | |
TP | 0.0322 | 0.0467 | 0.00276 | 3.515 | 2.148 | 0.754 | 99.93 | 99.88 | 99.67 |
CMP | 40.712 | 0.00516 | 0.000545 | 0.000265 | 19.464 | 38.300 | 9.58 | 99.99 | 99.99 |
TCMP | 0.0180 | 0.00394 | 0.00112 | 6.251 | 25.491 | 1.861 | 99.96 | 99.99 | 99.87 |
Установлено, что ионообменный механизм вносит свой вклад в процесс сорбции катионов Pb2+ на TCMP, так как количество удаляемого свинца остается практически неизменным при уменьшении доли компонента CMP в соединении. Очистка от катионов Cu2+ происходит за счет осаждения фосфатов и гидроксида меди, степень очистки практически одинакова при использовании в качестве сорбента как CMP, так и нового композиционного материала TCMP [31, 33]. Для катионов Cd2+, Co2+ и Zn2+ эффективность сорбции на TCMP возрастает с увеличением доли фосфата титана TP в образце. Это обусловлено увеличением вклада ионообменных процессов. Сорбция цинка на новом материале TCMP происходит по механизмам фосфатного осаждения, ионного обмена и поверхностного комплексообразования. Сорбция кадмия протекает на TCMP по принципу ионного обмена и осаждения нерастворимого фосфата кадмия [31].
Рис. 6. Сорбционные емкости полученных образцов фосфата Ti (1), фосфата Ca–Mg (2), композиционного фосфа- та Ti–Ca–Mg (3).
Наблюдаемые изменения эффективности композиционного сорбента TCMP при варьировании рН обусловлены тем, что в состав сорбента входит несколько фосфатных фаз, каждая из которых вносит свой вклад в очистку раствора, и сорбция протекает по разным механизмам. Изменение рН раствора также влияет на устойчивость тех или иных форм в растворе. Для понимания протекания процессов в каждом отдельном случае необходимо соотносить имеющиеся данные с величинами произведения растворимости фосфатов и рН начала осаждения гидроксидов металлов. Подробно влияние рН на сорбционные свойства композиционного сорбента рассмотрено нами в статьях [31, 33].
Наличие в композиционном сорбенте TCMP нескольких фосфатных фаз обеспечивает его более высокую сорбционную емкость по отношению к исследуемым катионам. Простая процедура синтеза позволяет получить сорбент адаптированного состава для очистки различных сточных вод. Показатели эффективности сорбции на новом материале TCMP по отношению к токсичным металлам открывают широкие возможности практического применения сорбента при очистке сточных вод производств и кислых дренажных вод горнодобывающих предприятий в широком диапазоне pH.
Разработанные способы синтеза нового композиционного материала TCMP позволяют получать смеси фаз фосфатов титана TP и фосфатов кальция и магния CMP, при этом соотношение и состав фаз зависит от условий синтеза. Следует отметить, что сорбционная емкость сорбента TCMP обусловлена химическим составом конечной твердой фазы. Универсальность методики синтеза заключается в формировании сорбента с заданным фазовым соотношением фосфатов титана, кальция и магния для достижения наибольшей эффективности очистки сточных вод различного состава.
ВЫВОДЫ
В ходе исследования разработаны методы синтеза новых композиционных фосфатов на основе Ti, Ca и Mg с использованием в качестве исходных материалов твердых прекурсоров – сульфата титанила и аммония (NH4)2TiO(SO4)2·H2O и прокаленного доломита. Использование в качестве источника кальция, магния и титана для получения нового сорбента дешевого минерального сырья (доломита) и титановой соли, которую можно получить из побочного продукта апатито-нефелинового производства, является выгодным как в экономическом плане, так и в плане экологии.
Изучены сорбционные свойства полученных композиций как по отношению к радионуклидам, входящим в состав жидких радиоактивных отходов атомных станций, так и к катионам тяжелых металлов, которые присутствуют в стоках металлургических предприятий. Установлено, что за счет синергизма отдельных компонентов значительно повышается сорбционная емкость композиционного материала TCMP, по сравнению с величинами сорбционных емкостей индивидуальных фосфатов титана – TP и фосфатов кальция и магния – CMP. При этом эффективность очистки возрастает с расширением рабочей области pH сорбента, поскольку TP успешно работают в нейтральной и слабощелочной среде, а CMP – в кислой.
ИСТОЧНИК ФИНАНСИРОВАНИЯ
Исследования выполнены при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках научного проекта №23-23-00187.
СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ
В данной работе исследования на человеке или животных не проводились.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы данной работы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Sobre autores
N. Mudruk
Tananaev Institute of Chemistry – Subdivision of the Federal Research Centre “Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences” Science Centre of the Russian Academy of Sciences (ICT KSC RAS)
Autor responsável pela correspondência
Email: n.mudruk@ksc.ru
Rússia, 184209 Apatity
M. Maslova
Tananaev Institute of Chemistry – Subdivision of the Federal Research Centre “Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences” Science Centre of the Russian Academy of Sciences (ICT KSC RAS)
Email: n.mudruk@ksc.ru
Rússia, 184209 Apatity
A. Nikolaev
Tananaev Institute of Chemistry – Subdivision of the Federal Research Centre “Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences” Science Centre of the Russian Academy of Sciences (ICT KSC RAS)
Email: n.mudruk@ksc.ru
Corresponding Member of the RAS
Rússia, 184209 ApatityBibliografia
- Robinson J.L., Brudnicki P., Lu H.H. // Comprehensive Biomaterials II. 2017. V. 1. P. 460–477. https://doi .org/10.1016/B978-0-12-803581-8.09345-0
- Yang J., Li Q., Li J., Yang J., Zhang R., Niinomi M., Nakano T. // J. Mater. Eng. Perform. 2023. V. 32. P. 6151–6159. https://doi .org/10.1007/s11665-022-07541-6
- Kumar K., Das A., Prasad S.B. // Proc. Inst. Mech. Eng. Part H: J. Eng. Med. 2023. V. 237 № 4. P. 502–516. https://doi .org/10.1177/09544119231158837
- Barinov S.M. // Russ. Chem. Rev. 2010. V. 79. № 1. P. 13–29. https://doi .org/10.1070/RC2010v079n01ABEH004098
- Li P., Hu Y., Lu D., Wu J., Lv Y. // Micromachines. 2023. V. 14. № 3. P. 639. https://doi .org/10.3390/mi14030639
- Yadav A.A., Hunge Y.M., Dhodamani A.G., Kang S.-W. // Catalysts. 2023. V. 13. № 4. P. 716. https://doi .org/10.3390/catal13040716
- Barpanda P., Chotard J.-N., Delacourt Ch., Reynard M., Filinchuk Ya., Armand M., Deschamps M., Tarascon J.-M. // Angew. Chemie Int. Ed. 2011. V. 50. № 11. P. 2526–2531. https://doi .org/10.1002/anie.201006331
- Kadoshnikov V.M., Melnychenko T.I., Arkhipenko O.M., Tutskyi D.H., Komarov V.O., Bulavin L.A., Zabulonov Y.L. // C-J. Carbon Res. 2023. V. 9. № 2. P. 39. https://doi.org/10.3390/c9020039
- Ryfa A., Żmuda R., Mandrela S., Białecki R., Adamczyk W., Nowak M., Lelek Ł., Bandoła D., Pichura M., Płonka J., Wdowin M. // Fuel. 2023. V. 333. 126470. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.126470
- Tokarčíková M., Seidlerová J., Motyka O., Šafaříková M. // Ecol. Chem. Eng. S. 2019. V. 26. № 4. P. 743–757. https://doi .org/10.1515/eces-2019-0052
- Alhendal A., Almoaeen R.A., Rashad M., Husain A., Mouffouk F., Ahmad Z. // RSC Adv. 2022. V. 12. № 28. P. 18077–18083. https://doi .org/10.1039/D2RA02659G
- Ma M., Wang L., Lu X., Wang Sh., Guo Y., Liang X. // J. Chromatogr. A. 2023. V. 1691. 463814. https://doi .org/10.1016/j.chroma.2023.463814
- Maslova M., Mudruk N., Ivanets A., Shashkova I., Kitikova N. // Environ. Sci. Pollut. Res. 2020. V. 27 № 4. P. 3933–3949. https://doi .org/10.1007/s11356-019-06949-3
- McMaster S.A., Ram R., Faris N., Pownceby M.I. // J. Hazard. Mater. 2018. V. 360. P. 257–269. https://doi .org/10.1016/j.jhazmat.2018.08.037
- Vinokurov S.E., Kulikova S.A., Myasoedov B.F. // Materials. 2018. V. 11. № 6. P. 976. https://doi .org/10.3390/ma11060976
- Maslova M.V., Rusanova-Naydenova D., Naydenov V., Antzutkin O.N., Gerasimova L.G. // J. Non. Cryst. Solids. 2012. V. 358. P. 2943–2950. https://doi .org/10.1016/j.jnoncrysol.2012.06.033
- Mahaulpatha W.M.B.H., Jayaweera P.M., Palliyaguru L. // Proc. Int. For. Environ. Symp. 2022. V. 26. 139. https://doi .org/10.31357/fesympo.v26.5757
- Bortun A., Jaimez E., Llavona R., Garcia J.R., Rodriguez J. // Mater. Res. Bull. 1995. V. 30 № 4. P. 413–420. https://doi .org/10.1016/0025-5408(95)00019-4
- Barbé C.J., Mitchell D.R.G., Drabarek E., Bartlett J.R., Woolfrey J.L., Luca V. // MRS Proc. 2000. V. 628. P. 73. https://doi .org/10.1557/PROC-628-CC7.3
- Trublet M., Maslova M.V., Rusanova D., Antzutkin O.N. // RSC Adv. 2017. V. 7. № 4. P. 1989–2001. https://doi.org/10.1039/C6RA25410A
- Maslova M.V., Ivanenko V.I., Yanicheva N.Y., Mudruk N.V. // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. № 2. P. 447. https://doi .org/10.3390/ijms21020447
- Maslova M.V., Ivanenko V.I., Gerasimova L.G., Ryzhuk N.L. // Russ. J. Inorg. Chem. 2018. V. 63. № 9. P.1141–1148. https://doi .org/10.1134/S0036023618090115
- Maslova M., Ivanenko V., Yanicheva N., Gerasimova L. // J. Water Process Eng. 2020. V. 35. 101233. https://doi .org/10.1016/j.jwpe.2020.101233
- Maslova M.V., Ivanenko V.I., Gerasimova L.G., Nikolaev A.I. // Dokl. Chem. 2021. V. 499. № 2. P. 163–167. https://doi .org/10.1134/S0012500821080024
- Ivanets A.I., Kitikova N.V., Shashkova I.L., Oleksiienko O.V., Levchuk I., Sillanpää M. // J. Water Process Eng. 2016. V. 9. P. 246–253. https://doi .org/10.1016/j.jwpe.2016.01.005
- Chen Y.N., Liu C., Guo L., Nie J.X., Li C. // Clean Technol. Environ. Policy. 2018. V. 20. № 10. P. 2375–2380. https://doi .org/10.1007/s10098-018-1607-2
- Ayers R., Hannigan N., Vollmer N., Unuvar C. // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2011. V. 20. P. 6–14. https://doi .org/10.3103/S1061386211010031
- Gerasimova L.G., Maslova M.V., Shchukina E.S. // Theor. Found. Chem. Eng. 2009. V. 43. № 4. P. 464–467. https://doi .org/10.1134/s0040579509040186
- Maslova M., Ivanenko V., Gerasimova L., Larsson A.-C., Antzutkin O.N. // J. Mater. Sci. 2021. V. 56. № 16. P. 9929–9950. https://doi .org/10.1007/s10853-021-05876-4
- Маслова М.В., Мудрук Н.В., Герасимова Л.Г., Иванец А.И. Способ получения сорбента на основе доломита. Патент РФ 2711635. 2020.
- Mudruk N., Maslova M. // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. № 9. P. 7903. https://doi .org/10.3390/ijms24097903
- Маслова М.В., Мудрук Н.В., Герасимова Л.Г., Кузьмич Ю.В. Способ получения сорбента на основе доломита. Патент РФ 2743359. 2021.
- Maslova M., Mudruk N., Ivanets A., Shashkova I., Kitikova N. // J. Water Process Eng. 2020. V. 40. P. 101830.
Arquivos suplementares
