Труды КНЦ (Технические науки вып.3/2023(14))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 3. С. 186-192. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 3. P. 186-192. В качестве сорбентов обычно используются традиционные реагенты: активированный уголь, цеолиты, глины, силикагель, оксид алюминия, синтетические неорганические и органические ионообменные смолы и др. [4, 5]. Ранее было установлено, что слоистые двойные гидроксиды (СДГ) являются перспективными адсорбентами, обладающими высокой адсорбционной эффективностью [6, 7]. Они представляют собой класс природных и синтетических слоистых материалов состава [(Mz+ 1 -xM3+x(OH) 2 ]A+[(anionn")A/nmH 2 O], где Mz+ — металл в степени окисления +2 (Mg2+, Zn2+, N i^ Cu2+ и др.), M3+ — металл в степени окисления +3 (Al3+, Cr3+, Fe3+ и др.), anion — практически любой анион, который не образует устойчивых комплексов с этими металлами (CO 3 2-, NO 3 -, Cl-, SO 4 2- и др.) [8, 9]. Авторами [10] было показано, что слоистый двойной гидроксид магния и алюминия в карбонатной форме (Mg-Al СДГ), полученный по разработанному в ИХТРЭМС КНЦ РАН способу [11], является эффективным сорбентом по отношению к комплексным ферроцианидным ионам [Fe(CN)6]4- и [Fe(CN)6]3-. Цель настоящих исследований — изучение сорбционных свойств этого образца Mg-Al СДГ по отношению к ионам Co (II), Cu (II), Sr (II) и Cs (I), из которых Co2+ и Cu2+ являются типичными загрязнителями, присутствующими в водах Мурманской обл. вследствие действия в регионе предприятий горно-металлургического комплекса (Кольская ГМК), а извлечение долгоживущих и высокотоксичных радионуклидов цезия и стронция— одна из наиболее актуальный задач при переработке жидких радиоактивных отходов. Эксперим ентальная часть Синтез СДГ осуществляли согласно запатентованной технологии [11], он протекал в соответствии с уравнением химической реакции: 4MgCl2- 6H2O+2AlCl3- 6H2O+7(NH4)2CO3 ^ Mg4Al2(OH):2CO3- 3 H 2 O+ 1 4 NH 4 Q + 6 CO 2 + 2 7 H 2 O. Химический состав образцов определяли на атомно-абсорбционном спектрометре AAnalyst 400, анализаторе Eltra CS-2000 методом ИК-спектроскопии, а также на масс-спектрометре с индуктивно­ связанной плазмой ELAN-9000 DRC-e. Рентгенофазовый анализ (РФА) образцов проводили на приборе SHIMADZU XRD-600 в диапазоне углов 2Ѳ от 6° до 70° с шагом 0,02° и рентгеновском дифрактометре ДРОН-2 (CuKa-излучение). Фазовый состав идентифицировали с использованием Международной базы дифракционных данных JCPDC-ICDD 2002. Дифференциально-термический анализ (ДТА) выполняли на приборе STA 409 фирмы Netzsch. Структурно-поверхностные характеристики определяли на анализаторе удельной поверхности и пористости TriStar 3020 методами BET и BJH. Определение сорбционной емкости Mg-Al СДГ и констант адсорбционного равновесия относительно ионов Co2+, Cu2+, Sr2+и Cs+ проводили методом ограниченного объема раствора. Расчет сорбционной емкости aр осуществляли по уравнению C - C ap = - ----- Р V , (1) p m где Сн и Ср — начальная и равновесная концентрации ионов Co2+, Cu2+, Sr2+ или Cs+, ммоль/л; V — объем раствора, л; m — масса навески образца СДГ, г. Обработку экспериментальных данных осуществляли по уравнениям сорбции Фрейндлиха и Ленгмюра в координатах их линейных уравнений (уравнения 2 и 3, соответственно): In ap = In kp +(l / n ) - p (2) -p l .+ - p _ 1 , “ p (3) a a •k p w p w где ар — величина адсорбции в состоянии равновесия; аш — емкость адсорбционного монослоя; kр — константа адсорбционного равновесия; С р — равновесная концентрация вещества; 1 /n — константа Фрейндлиха. © Копкова Е. К., Майоров Д. В., 2023 187