Вестник Кольского научного центра РАН № 1, 2020 г.

НОВЫЙ СОРБЕНТ — ДЛЯ ЛЮДЕЙ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ A NEW SORBENT — FOR PEOPLE AND INDUSTRY 7 февраля на праздновании Дня науки молодые ученые — победители конкурса научных работ КНЦ РАН за 2019 г. — получали дипломы и премии. Всего было подано 26 заявок из 8 учреждений Центра. В номинации «Технические науки» победителем стала кандидат технических наук, научный сотрудник ИХТРЭМС КНЦ РАН Наталья Мудрук за цикл статей «Направленный синтез композиционных материалов на основе фосфатов Ti-Ca-Mg и изучение их сорбционных свойств». А предшествовала статьям и награде серьезная командная работа над новым, нужным и важным материалом. Наталья Мудрук — научный сотрудник лабора­ тории химии и технологии сырья тугоплавких и редких элементов ИХТРЭМС КНЦ РАН, в кото­ рой трудятся 12 человек. Она рассказала о том, с чего начался проект и как шла работа, поддер­ жанная Российским фондом фундаментальных исследований (РФФИ). Фото Алексея Чернявского — Идея принадлежит Марине Масловой, глав­ ному научному сотруднику ИХТРЭМС КНЦ РАН и руководителю гранта РФФИ, в рамках которого выполнялись исследования. Чтобы осуществить такое масштабное исследование, довести его до финала, необходима слаженная работа многих подразделений института. В задачи руководителя входит разработка так называемого «дизайна» проекта и контроль его этапов, а мы, исполните­ ли, в свою очередь проводим эксперименты и анализируем полученные от аналитиков данные. Работа продолжалась почти два года — в июне 2018 г. нам одобрили грант, и бы­ ла она совместной с коллегами из Института об­ щей и неорганической химии НАН Белоруссии. Марина Маслова и до начала общего проекта изучала фосфаты титана, их сорбционные свой­ ства и синтез. Белорусские коллеги производили фосфаты кальция и магния, тоже сорбенты, на основе собственного дешевого минерального сырья — доломита. Так родилась идея совмест­ ной работы над композиционным сорбентом, где будут представлены все три вида фосфатов. — Мы проанализировали известные способы получения наших фосфатов и в результате разра­ ботали методы синтеза, позволяющие получать композит — новый продукт, в котором присут­ ствуют как фосфаты кальция и магния, так и фос­ фат титана. Индивидуальные фосфаты кальция и магния работают в щелочной и нейтральной об­ ласти, а фосфаты титана — в кислой и нейтраль­ ной. У них разные рабочие области рН, а наш композиционный сорбент получился более уни­ версальным. Изучив его, мы поняли, что его со­ став оказался сложнее, чем если бы мы просто смешали механически три отдельных фосфата. Наталья Мудрук рассказала, что большая часть времени ушла на подбор условий синтеза — экс­ перименты при разных исходных данных: темпе­ ратуре, времени контакта, рН-растворов. — Мы должны были сократить время синтеза, уменьшить по возможности температуру, чтобы он проходил в так называемых «мягких» услови­ ях, иначе и охрана труда, и техника безопасности становятся сложнее, увеличиваются затраты на производство, а значит, и стоимость продукта. В результате, мы добились получения компози­ ционного сорбента при температуре в 60° за не­ сколько часов — это для неорганического синтеза очень хорошие условия. По словам Натальи, они с коллегами разработали сразу два варианта синтеза. Один — гетерогенный, где взаимодействуют твердые и жидкие вещества. Второй — твердо­ фазный, с помощью механоактивации, когда со­ здаются специальные условия и реакции происходят сразу между твердыми исходными реагентами (прекурсорами). Это от­ вечает принципам «зеленой химии», поскольку при производстве продукта по такой технологии нет жидких стоков и остаточных вредных ве­ ществ, а безотходное производство является большим плюсом для экономики и экологии. — Для чего именно нужен новый сорбент. Какова его практическая польза?