Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 6/2018(9))

Интенсивные исследования по синтезу гидратированного диоксида титана (ГДТ) обусловлены его уникальными физическими и химическими свойствами, которые открывают широкие возможности его практического применения. В последние годы открыты новые области использования ГДТ в качестве фотокатализаторов, сенсорных датчиков, фотохромных устройств, электродных материалов, элементов солнечных батарей, мембран [1-4]. Особое внимание уделяется ГДТ как сорбенту для очистки воздушных и водных сред [5]. Известны работы по очистке сточных вод от соединений мышьяка, хрома, тяжелых металлов, фтора, фенольных соединений и органических красителей [6-10]. Высокая устойчивость к действию повышенных температур и ионизирующего излучения, очень низкая растворимость как в кислых, так и в щелочных растворах открывают перспективы использования ГДТ для дезактивации и очистки сточных вод, а также для концентрирования микроколичеств токсичных элементов. Для практического применения ГДТ наиболее выгодным является формирование частиц в виде сфер, ядро которых по составу чаще всего близко к соответствующему оксиду. Развитая поверхность сфер содержит множество некомпенсированных связей, которые могут стабилизироваться в результате сорбции из раствора протонов Н+ или ОН-групп, а также других ионов и молекул воды. Связи сорбирующихся частиц с ядром оказываются сравнительно слабыми, и возможна диссоциация групп >Ме-О-Н по кислотному или основному механизму. Наиболее известный метод получения сферогранулированных малогидратированных оксидов металлов - - золь-гель метод. Золь-гель процесс состоит из следующих основных стадий: получение водного золя гидроксида металла, гелирование капель золя в раствор осадителя, отмывки и сушки гель-сфер [7]. В золь-гель процессе стадии получения золя и геля разделены во времени, в результате гель-сферы образуются из сформированных первичных частиц, обладают механической прочностью и эластичным скелетом, позволяющим сохранить форму гранул при проведении операций промывки и сушки. Все это обеспечивает получение гидроксидов металлов в виде сферических, механически прочных гранул заданного размера с воспроизводимыми свойствами. Для обеспечения формирования золей, а затем гелей необходимо замедлять процессы гидролиза. Для этого используют алкоксиды титана или электролиз солей титана. Несмотря на разнообразие золь-гель способов получения гидратированных оксидов металлов, они имеют существенные недостатки. При электролизе хлористых растворов титана (IV) золи являются неустойчивыми и уже при мольном отношении С1/П = 2 из раствора выпадает гидролизная двуокись титана рутильной модификации [8]. Использование дорогих металлорганических соединений и сложное аппаратурное оформление является недостатком гидролиза алкоксидных соединений. Целью данной работы являлся синтез композиционного ГДТ и изучение его сорбционных свойств по отношению к катионам свинца. Разработан новый вариант золь-гель синтеза композиционного ГДТ, основанный на получении стабильного золя титана (IV) и циркония (IV) методом неполного гидролиза без использования металлоорганических соединений. Коллоидные частицы титана и циркония в исследуемых золях представляют собой многоядерные пространственные комплексы, связь в которых осуществляется посредством оловых или оксомостиков с образованием гетерополиядерных ассоциатов. Гелирование золя проводили без принудительного нагревания путем капельного диспергирования его в концентрированный раствор аммиака с образованием осадка в виде гель-сфер. Осадок отделяли от жидкой фазы, удаляли 32