Вестник Кольского научного центра РАН №3, 2020 г.

Отходы чистят отходы ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2020 (12) 17 водства является выгодным как в экономиче- ском плане, так и для защиты окружающей среды. На основе глубоких физико-химических ис- следований авторами был разработан и описан гетерофазный способ получения нового компо- зиционного сорбента на основе фосфатов ти- тана, кальция и магния (TiCaMgP) [Maslova et al., 2020]. Данный метод включает взаимодей- ствие твердых исходных материалов и раство- ров фосфорсодержащих агентов. Для того чтобы найти оптимальные условия получения композиционного сорбента, были изучены про- цессы образования индивидуальных фосфатов — фосфата титана (TiP) при обработке реаген- тами СТА и фосфатов кальция и магния (CaMgP) при обработке доломита. В ходе исследования обнаружили, что усло- вия формирования отдельных компонентов бу- дущего продукта несколько отличны, а именно: важен pH смеси. Образование фосфата титана происходит при pH < 2, а для полного перехода кальция и магния в фосфаты необходим pH ≥ 2. Также выяснили, что на результат обработки прекурсоров влияет природа фосфорсодержа- щего реагента. При использовании фосфорной кислоты итогом воздействия на доломит явля- ются растворимые фосфаты кальция и магния, т. е. кислота не подходит для получения CaMgP. Для успешного осаждения из доломита фос- фатов кальция и магния нужного состава необ- ходимо взять менее агрессивный реагент — фосфат аммония (NH 4 H 2 PO 4 ), который, однако, не подходит для получения фосфата титана из СТА. Образование TiP происходит при обра- ботке СТА фосфорной кислотой, причем, как выяснили в ходе работы, структура получае- мого TiP напрямую зависит от концентрации кислоты. В результате анализа всех полученных данных был разработан двухступенчатый вари- ант гетерофазного синтеза (рис. 1) с примене- нием фосфорной кислоты в качестве фосфорсо- держащего реагента. Удачной находкой в разработанной схеме является использование в качестве фосфорсо- держащего агента одной фосфорной кислоты: на первой стадии процесса содержащийся в ней фосфор идет как на образование фосфата титана, так и на связывание аммонийных групп из СТА в нужное количество фосфата аммония, то есть образование прекурсора, необходимого на второй стадии, происходит на первом этапе синтеза. Рис. 1 . Схема гетерофазного способа синтеза композиционного сорбента TiCaMgP Гетерогенный процесс получения TiCaMgP проводится при небольшой температуре (60  C) в течение 9 ч. Небольшой нагрев необходим, так как при обработке исходного доломита фос- форной кислотой при комнатной температуре время образования фосфатов кальция и магния составляет свыше 5 суток. В этом варианте син- теза сорбента за счет термической обработки при температуре 60  C удалось довольно сильно сократить время реакции. На первом этапе к нагретой кислоте постепенно добавля- ется СТА, затем смесь выдерживается при этой температуре и постоянном перемешивании в течение 3 ч. СТА разрушается с одновременным образованием фосфата титана (TiP). Экспери- менты показали, что в данных условиях за это время титан, находящийся в СТА, полностью пе-