Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

TiO(OH)H2PO4H2O с узким распределением пор по размерам. Использование данного приема позволило значительно сократить многостадийность синтеза по сравнению с известными методами синтеза TiP аналогичного состава и впервые получить структурированный материал цеолитного типа. Сорбционные свойства нового материала значительно превосходят свойства аналогов, что обусловлено его поверхностными свойствами и мономодальной пористостью. Данный сорбент позволяет эффективно удалять радионуклиды цезия из высокосолевых растворов. Ключевые слова: темплатный синтез, фосфат титана, сорбционные свойства. A NEW METHOD OF PREPARATION OF TITANIUM-CONTAINING ION-EXCHANGER M. V. Maslova, L. G. Gerasimova, N. L. Ryzhuk I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre “Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences”, Apatity, Russia Abstract A new method for the synthesis of titanium phosphate in the presence of a structure-directing inorganic cation, has been developed. It was shown that the introduction of the cobalt cation during the synthesis of titanium phosphate and its subsequent removal by chemical methods leads to the formation of TiO(OH)H2PO4H2O composition with a narrow pore size distribution in the solid. The use of this method has made it possible to significantly reduce the multistage synthesis in comparison with the known TiP synthesis methods of a similar composition and for the first time to obtain a structured zeolite-type material. The sorption properties of the new material greatly exceed the properties of the analogs, which is due to its surface properties and monomodal porosity. This sorbent allows to efficiently remove cesium radionuclides from high-salt solutions, Keywords: template synthesis, titanium phosphate, adsorption properties . Темплатный метод — наиболее широко используемый метод для улучшения характеристик сорбционных материалов [1-3]. После удаления темплата материал приобретает упорядоченную структуру и размер пор. Технологически он разделяется на мягкий и жесткий в зависимости от типа применяемых темплатных агентов. При мягком темплатном синтезе используются различные ПАВ. Большие успехи в этом направлении достигнуты при синтезе мезопористых силикатов, для фосфатов металлов быстрый гидролиз неорганического прекурсора в водных растворах затрудняет введение в структуру органического темплата. Трудность контроля процессов гидролиза и поликонденсации приводит к получению материалов разупорядоченной структуры и термической нестабильности, вызванной разложением ПАВ при относительно низкой температуре [4]. Жесткий темплатный синтез основан на введении прекурсора во внутренние поры неорганического структурированного темплата сорбцией, ионным обменом, прививкой комплексов. После удаления темплата растворением или термообработкой мезоструктура прекурсора сохраняется. Фосфаты титана, как правило, получают в процессе осаждения. Поскольку осаждение — более быстрый процесс по сравнению с введением титана и фосфора в мезопоры темплата, то прекурсор может осаждаться на наружной поверхности темплата и блокировать каналы, что ведет к образованию разупорядоченных структур. Поэтому проблема простых и дешевых методов синтеза структурированных неорганических сорбентов остается актуальной задачей [5]. В данной статье рассмотрена возможность получения монопористого фосфата титана в присутствии структурирующего неорганического катиона, который вводится в матрицу сорбента в процессе синтеза, а затем удаляется из прекурсора кислотной или солевой обработкой. Данная процедура позволяет стабилизировать структуру материала, что приводит к повышению его химической устойчивости, и увеличить концентрацию функциональных групп, что положительно отражается на сорбционной способности конечного продукта, а также позволяет контролировать форму и размер пор. В качестве структурирующего катиона был выбран Со (II). Предварительные исследования показали, что при заданных условиях синтеза фаза фосфата кобальта не образуется. В качестве источника титана использовали раствор от вскрытия сфенового концентрата состава: TiO 2 —79 г/л, H 2 SO 4 — 642 г/л, темплатирующий агент вводили в виде 1 М раствора CoSO 4 ^ 7 H 2 O. Процедура синтеза заключалась в следующем: 50 мл титансодержащего раствора нагревали до 60 0 С, затем вводили 17 мл раствора Со (1 : 0,34 моль) и раствор нейтрализовали концентрированным раствором аммиака до значений рН = 0,5; 1,0; 1,5; 2,0, Осаждение фосфатов металлов проводили 85 %-й фосфорной кислотой при мольном отношении (TiO 2 + CoO) : P 2 O 5 = \ : L Полученную суспензию перемешивали 4 ч и оставляли в покое на 12 ч для формирования осадка. После фильтрации осадок промывали водой, 0,5М НС1, затем переводили в солевую форму обработкой 0,5 М раствором соды. Результаты химического анализа конечных продуктов представлены в табл. 1. 690