Труды Кольского научного ценра РАН. № 2, вып.11. 2020 г.

Совместное осаждение смеси прекурсоров 10 %-й фосфорной кислотой при (Ti+Ca+Mg):P =1:1 приводит к образованию растворимых форм фосфатов Са и Mg. Избыток ионов Н+ в растворе в начальный период времени способствует быстрому растворению доломита. Фосфат магния имеет высокую константу растворимости (A"sp= 10 5), и его содержание в конечных продуктах не превышает 10 % от максимально возможного, а содержание СаНРС >4 2НгО в конечном продукте составляет около 30 мае. %. Достаточно высокое содержание катионов кальция и сульфат-иона в растворе способствует осаждению сульфата кальция. Таблица 4 Кинетика процесса обработки доломита растворами Н3РО4И ІЧЩНгРС^при соотношении (Ca+Mg):P =1:1 (S — степень перехода компонента из прекурсора в фосфат, %) Время, ч 1 2 4 6 24 1 2 4 6 24 Н 3 РО 4 NH 4 H 2 PO 4 S(CaO) 20,2 22,6 40,5 69,9 70,2 35,3 40,4 63,3 94,3 98,3 S(MgO) 9,9 12,0 15,3 28,1 28,8 19,7 25,3 59,0 92,1 96,2 S(P20 5) 12,1 17,7 23,9 40,7 40,8 23,8 30,9 50,8 79,2 82,9 Для синтеза нового композиционного фосфата, исходя из полученных данных, был использован метод дробного осаждения. На первом этапе при синтезе фосфата титана было выбрано молярное соотношение Ті:Р, равное 1:1,2. Небольшое увеличение содержания фосфора обеспечивало уровень кислотности водного раствора, необходимый для полного последующего растворения доломита. Через 3 ч к суспензии добавляли 1М раствор N H 4 H 2 P O 4 из расчета (Ca+Mg):P = 1:1 и доломит. Растворение доломита сопровождалось повышением pH до 6,5, что привело к практически полному осаждению фосфатов Са и Mg. Рентгенограммы конечных продуктов показали, что фосфат титана формируется в виде аморфной фазы, а фосфаты кальция и магния — в виде кристаллических фаз: СаНРС >4 2НгО, MgHPC >4 ЗН 2 О и NHJVIgPC^ 6 Н 2 О. Фаза гипса при проведении синтеза в выбранных условиях не обнаружена (рис. 6 ). Изучение морфологии конечных продуктов показало (рис. 7 а), что агломераты фосфата титана образованы мелкими частицами, а агломераты фосфатов кальция и магния — слоями, ориентированными в одном направлении (рис. 7 б). Композиционный сорбент состоит из агломератов разных размеров: более крупные (50-70 мкм) характерны для фосфатов Са и Mg, более мелкие (20- 40 мкм) соответствуют фосфату Ті (рис. 7 в). Для фосфатов титана поглощение катионов происходит по ионообменному механизму, фосфаты щелочноземельных металлов проявляют высокую сорбционную активность по отношению к катионам стронция и кобальта, при этом сорбция проходит благодаря конверсии фосфатов. Следует ожидать, что совместное действие фаз, которые были идентифицированы в составе нового материала, позволят значительно увеличить сорбционные свойства данного продукта и расширить рабочую область pH. 137