Вестник Кольского научного центра РАН. 2014, №4.

Г.О. Калашникова, Н.Ю. Яничева морфологии его частиц (см. рис. 2б). Обе обменные реакции имеют высокую скорость, так что уже после 8 минут в иванюките достигается предельная концентрация цезия 413 мг/г (40 мас. %) и стронция 121.7 мг/г (12 мас. %) (табл.), и дальнейшее увеличение времени экспозиции существенного изменения в составе сорбента не вызывает (рис. 3). Таким образом, максимальная обменная емкость исследуемого материала по отношению к цезию и стронцию составляет 415 и 121 мг/г соответственно. Увеличение содержания цезия происходит за счет натрия, практически полностью исчезающего из состава титаносиликата уже через 15 минут. Калий более устойчив, и для его полной замены цезием требуется более 24 часов. Увеличение содержания стронция происходит в основном только за счет натрия. Не менее серьезные изменения имеют место в составе раствора [10, 11]. В частности, нейтральная среда исходных растворов меняется на щелочную по мере перехода в них ионов Na+ и K+. В условиях эксперимента показатель сорбционной обменной емкости по цезию и стронцию соответствует 60% и 95% соответственно от его содержания в исходном растворе. Таблица Состав исходного синтетического образца и продуктов обменной реакции Время сорбции, мин. Кристаллохимическая формула синтетических иванюкитов Cs-замещенные формы Sr-замещенные формы 0 (Na0.9sK1.02Ca0.04)z2.04(Ti4.5sFe0.02)z4.60 (Si2.92Al0.08)30 16.18 (Na1.51K0.92)x2.43Ti4.09(Si2.95Al0.05)x3.00015.36-nH20 0.5 (CS1.83Na0.35K0.72)22.90Ti4.72Si3016.90 (Sr0.12K1.28Na1,62)x=3.05Ti4.09(Si2.95Al0.05)x3.00015.70-nH20 4 (CS1.58Na0.47K0.81)22.86Ti4.54Si3016.52 (Sr0.28K.1.14Na0.89)x=2.39Ti4.09(Si2.95Al0.05)x3.00015.45-nH20 8 (CS2.52Na0.15K0.24)x2.91Ti4.42Si3016.30 (Sr0.96K0.70Na0.21)x=2.18Ti4.09(Si2.95Al0.05)x3.00015.57'nH20 15 (CS2.46Na0.05Ka19)x2.70Ti4.53Si3Ca0.07016.49 - 30 - (Sr 1 . 01 K 0 . 75 b 2.09 Ti4.09(Si2.95Al0.05)x3.00015.52-nH20 60 (CS2.54Na0.04Ka18)x2.76Ti4.51Si3Ca0.08016.47 (Sr 1 . 01 K 0 . 72 b 2.05 Ti4.09(Si2.95Al0.05b.00015.54-nH20 1440 (CS 2.7 Na 0 . 02 K 0 . 09 b 78 T 14 . 49 Si 3 Ca 0 . 15016.40 - Природный цезийзамещенный иванюкит - более кристалличное соединение, чем исходный иванюкит-Na, вследствие чего он становится устойчивей в растворах других солей и практически не участвует в дальнейших обменных реакциях [9]. Данный факт означает, что иванюкит-Na может быть использован не только для сорбции, но и для консервации 137Cs. Эксперименты, однако, показали, что в 0.004 M соляной кислоте иванюкит всё же теряет часть цезия вследствие протонирования, поэтому была предпринята попытка локализовать этот металл в еще более прочных титанатах или безводных титаносиликатах, образующихся при нагревании обменных форм иванюкита. Терморентгенографический анализ Cs-замещенного синтетического иванюкита показал (рис. 4), что разрушение его структуры и образование сложных оксидов начинается при температуре порядка 670 °С, а образовавшиеся фазы устойчивы до 1200 °С. При прокаливании Cs-, Sr- и Cs-Sr обменных форм иванюкита при температуре 1000 °С образуется достаточно прочная однородная тонкозернистая керамика (рис. 5), сложенная призматическими зернами рутила (во всех случаях), а также различными безводными соединениями Cs (лейцитоподобная фаза CsSi2Ti065 и сложные оксиды цезия и титана ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 4/2014(19) 69