Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2022(13))

Abstract In this contribution the sorption properties of the framework-layered silicate mineral armbrusterite to monovalent Cs+ and Rb+ cations were reported. The models of crystal structures for the Cs-modified mineral and its decationized form are also reported. The results of experiments on the selection of necessary conditions for the synthetic analogue armbrusterite synthesis are discussed. Keywords: armbrusterite, heterophyllosilicate, hydrothermal synthesis, selective sorbent, monovalent cations Acknowledgments: authors express their deep gratitude to A. I. Nikolayev, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, for valuable advice and support during the work. This work was supported with the research and development projects FMEZ-2022-0019 (Synthesis and Study of Material Properties) and Russian Foundation for Scientific Research 21-77-10103 (Study of the Crystal Structure of Modified Armbrusterite). Темпы промышленного роста в современном мире стремительно увеличивают пагубное влияние отходов различных отраслей производства на окружающую среду. В связи с этим необходим поиск новых решений по устранению экологических проблем. Для снижения концентраций загрязняющих веществ в побочных продуктах деятельности предприятий до уровня предельно допустимых концентраций широко применяют сорбционный метод очистки. Сорбционные технологии, используемые для извлечения токсичных и тяжелых металлов из газовых и жидких сред, являются достаточно эффективными при решении данных задач, особенно в области малых концентраций. Для этой цели перспективен путь разработки селективных природоподобных сорбентов. При поиске и создании новых основ для расширения списка сорбентов могут быть интересны соединения со слоистой кристаллической структурой типа гетерофиллосиликатов [1, 2]. В данной работе была изучена сорбционная способность природного минерала армбрустерита, (K5N06Mn3+ Mn2+14 [Si9O22]4 (OH) 10 • 4 H 2 O) по отношению к одновалентным катионам металлов Cs+ и Rb+. Эксперименты проводились на природном материале из личной коллекции ведущего научного сотрудника Геологического института Кольского научного центра Российской академии наук В. Н. Яковенчука [2]. Также была получена протонированная форма минерала и проведена серия опытов по гидротермальному синтезу аналога армбрустерита в более длительном временном диапазоне. Основу кристаллической структуры минерала составляют сложные гетерополиэдрические пакеты. Каждый такой пакет состоит из двух одинаковых тетраэдрических слоёв [Si 9 O 22 ]8-, разделенных слоем октаэдров MnO6 и NaO6 (рис. 1) [2, 3]. Кристаллическая структура армбрустерита содержит двумерную сеть каналов, занятых внекаркасными катионами K+ и молекулами H 2 O, что представляет интерес для изучения сорбционных свойств минерала (рис. 1) [4]. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2022. Т. 13, № 1. С. 68-74. Transactions of the to la Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2022. Vol. 13, No. 1. P. 68-74. Рис. 1. Кристаллическая структура армбрустерита Чтобы оценить перспективность использования материала по отношению к промышленным растворам с низким уровнем рН среды (сточные воды металлургических предприятий, коксохимических заводов, горно-рудных организаций [5]), ранее нами были проведены эксперименты по определению устойчивости минерала к агрессивным кислым средам [6], для этого были использованы растворы кислот HCl и HNO 3 с концентрацией 5 моль / л. Ранее нами было установлено, что образец значительно разрушается в таких растворах, поэтому было принято решение изменить © Грязнова Д. В., Калашникова Г. О., Паникоровский Т. Л., Глазунова М. Ю., Яковенчук В. Н., Базай А. В., 2022 69