Синтез новых композиционных сорбентов на основе фосфатов титана, кальция и магния

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Впервые разработаны гетерогенный и механохимический способы синтеза новых композиционных материалов на основе фосфатов титана, кальция и магния, демонстрирующих высокую эффективность в качестве сорбентов при очистке растворов от катионов тяжелых металлов и радионуклидов. Совместное действие отдельных компонентов сорбента обеспечивает его высокую сорбционную емкость по отношению к различным катионам в широком диапазоне pH. Установлены оптимальные условия, обеспечивающие получение продуктов с заданным фазовым составом. Использование раствора фосфорсодержащего агента и твердых прекурсоров, взятых в стехиометрическом соотношении, и мягкие гидротермальные условия позволяют свести объемы жидких отходов к минимальному значению. На первой стадии синтеза, помимо осаждения фосфата титана, происходит образование прекурсора, необходимого для второй стадии – формирования кислых фосфатов кальция и магния. Таким образом, процедура синтеза соответствует принципам “зеленой химии”.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. В. Мудрук

Обособленное подразделение Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр Российской академии наук” Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева

Автор, ответственный за переписку.
Email: n.mudruk@ksc.ru
Россия, 184209 Апатиты

М. В. Маслова

Обособленное подразделение Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр Российской академии наук” Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева

Email: n.mudruk@ksc.ru
Россия, 184209 Апатиты

А. И. Николаев

Обособленное подразделение Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр Российской академии наук” Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева

Email: n.mudruk@ksc.ru

член-корреспондент РАН

Россия, 184209 Апатиты

Список литературы

  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. Barinov S.M. // Russ. Chem. Rev. 2010. V. 79. № 1. P. 13–29. https://doi .org/10.1070/RC2010v079n01ABEH004098
  5. Li P., Hu Y., Lu D., Wu J., Lv Y. // Micromachines. 2023. V. 14. № 3. P. 639. https://doi .org/10.3390/mi14030639
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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
  11. 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
  12. 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
  13. 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
  14. 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
  15. Vinokurov S.E., Kulikova S.A., Myasoedov B.F. // Materials. 2018. V. 11. № 6. P. 976. https://doi .org/10.3390/ma11060976
  16. 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
  17. 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
  18. 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
  19. 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
  20. 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
  21. 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
  22. 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
  23. 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
  24. 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
  25. 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
  26. 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
  27. 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
  28. 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
  29. 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
  30. Маслова М.В., Мудрук Н.В., Герасимова Л.Г., Иванец А.И. Способ получения сорбента на основе доломита. Патент РФ 2711635. 2020.
  31. Mudruk N., Maslova M. // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. № 9. P. 7903. https://doi .org/10.3390/ijms24097903
  32. Маслова М.В., Мудрук Н.В., Герасимова Л.Г., Кузьмич Ю.В. Способ получения сорбента на основе доломита. Патент РФ 2743359. 2021.
  33. Maslova M., Mudruk N., Ivanets A., Shashkova I., Kitikova N. // J. Water Process Eng. 2020. V. 40. P. 101830.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дифрактограммы образцов фосфатов титана ТР: высушенного при 60°С (1), прокаленного при 850°С (2).

Скачать (181KB)
Метаданные
3. 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).

Скачать (166KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Дифрактограммы композиционного фосфата Ti– Ca–Mg ТСМР: высушенного при 60°С (1), прокаленного при 850°С (2).

Скачать (224KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Дифрактограмма композиционного фосфатного продукта, полученного в результате механохимического синтеза.

Скачать (249KB)
Метаданные
6. 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).

Скачать (261KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Сорбционные емкости полученных образцов фосфата Ti (1), фосфата Ca–Mg (2), композиционного фосфа- та Ti–Ca–Mg (3).

Скачать (181KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024