Команда ученых из России, Белоруссии и КНР создала сорбент для очистки воды и поглощения редкоземельных элементов
Ученые могут заранее программировать набор оптимальных характеристик сорбента, делая его универсальным не только для использования, но и для последующей утилизации.
Ученые из России, Белоруссии и Китая синтезировали сорбент, концентрирующий редкоземельные элементы из водных растворов и извлекающий из них высокотоксичные загрязнители, такие как тяжелые металлы и радионуклиды. Разработка может быть использована в атомной промышленности, а также для очистки воды.
Исследователи из Дальневосточного федерального университета (ДВФУ, Россия), Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук (ИОНХ НАН, Республика Беларусь) и Шанхайского института керамики Китайской академии наук (SICCAS, КНР) опубликовали в высокорейтинговом международном научном журнале Separation and Purification Technology статью о разработке синтетического алюмосиликатного сорбента микросферической структуры с комплексом уникальных характеристик. Благодаря составу, сорбент кристаллической структуры, подобный силикатному минералу фожазиту, отличается развитой площадью поверхности, микромезопористой структурой и сферической морфологией частиц. Эти свойства обеспечили высокую эффективность избирательной сорбции ряда растворенных ионов металлов – свинца, цезия, стронция, кобальта и лантана – из водных растворов.
«Синтетические, то есть искусственно созданные, сорбенты обладают комплексом уникальных характеристик. Именно поэтому они активно изучаются мировым научным сообществом как перспективные материалы для очистки разнообразных водных растворов от загрязнителей и выделения ценных, востребованных компонентов. Создавая оригинальные методы получения сорбентов, мы, исследователи, можем управлять их ключевыми свойствами. Это значит, что мы способны заранее программировать набор оптимальных характеристик сорбента, делая его универсальным не только для использования, но и для последующей утилизации отработанного материала. К примеру, сорбент может применяться для очистки воды от высокотоксичных металлов и радионуклидов или служить «накопителем» редких элементов, растворенных в микроколичествах, что открывает возможности для их дальнейшего полезного применения», – пояснил заведующий лабораторией ядерных технологий Института наукоемких технологий и передовых материалов (ИТПМ) ДВФУ Евгений Папынов.
Результаты научных исследований ученых-химиков и материаловедов ИТПМ ДВФУ были отмечены как «важнейшие научные достижения российских ученых за 2023 год» в области химии и наук о материалах. Разработка сорбента микросферической структуры проведена по государственному заданию Министерства науки и высшего образования России в сотрудничестве с учеными из Республики Беларусь и Китая.
В исследовании ученые представили метод синтеза алюмосиликатного сорбента микросферической структуры из раствора, обработанного в гидротермальных условиях – при воздействии высоких температур и давлении. Ученые также разработали способ формирования твердых керамических форм сорбента, насыщенного извлеченными токсичными компонентами. Это решение обеспечивает его безопасное долговременное хранение.
«Новые результаты исследований нарабатываются на передовой инфраструктуре мирового уровня, имеющейся в ДВФУ, в том числе, созданной в рамках программы развития университета «Приоритет 2030». Это уникальные научные установки для создания, изучения структуры и свойств новых материалов, а также высокотехнологичное производственное оборудование для изготовления готовой продукции нового уровня качества и назначения. Разработки представляют прикладную перспективу для широкого использования по назначению, соответствующую всем нормативным стандартам мирового рынка», – отметил директор ИТПМ Сергей Голик.
