Процессы синтеза материалов на основе микросфер из летучих зол, получаемых от сгорания каменного угля, для производства поглощающих тяжелые металлы промышленных сорбентов исследовали ученые Сибирского федерального университета (СФУ) и Красноярского научного центра СО РАН, 11 марта сообщает пресс-служба СФУ.

Работа выполнена в рамках государственного задания Института химии и химической технологии СО РАН «Развитие научных основ формирования функциональных материалов с заданными свойствами на основе сложных оксидных систем и микросфер энергетических зол».

Сорбенты на основе микросфер из летучих зол перспективны для очистки жидких техногенных отходов от таких тяжелых металлов, как свинец и кадмий, которые содержатся в отходах химико-металлургических производств. Сейчас очистку таких сточных вод часто осуществляют с помощью сорбентов из неорганических соединений, в том числе цеолитов — водных алюмосиликатов кальция и натрия.

Цеолиты за счет ионообменных процессов могут избирательно поглощать катионы металлов. Их достоинством является способность как концентрировать в себе тяжелые металлы, так и способствовать кристаллообразованию таких токсикантов при нагревании.

Руководитель исследования, заведующая кафедрой химии Политехнического института СФУ, доктор химических наук Татьяна Верещагина пояснила, что в настоящее время для извлечения тяжелых металлов из жидких отходов используют активированные угли, углеродные нанотрубки, сульфокатиониты на основе растительного сырья, природный биополимер хитозан, а также цеолиты.

«Выгоднее использовать цеолиты, полученные из дешевого и доступного сырья, например, из летучих зол от сжигания каменного угля. Мы синтезировали монофазные цеолитные материалы, которые способны сорбировать и фиксировать в минералоподобной (кристаллической) форме ионы свинца и кадмия», — указала Татьяна Верещагина.

Изучив процесс синтеза моноцеолитных материалов для их использования в производстве сорбентов, ученые установили, как влияет состав микросфер, получаемых из летучих зол от сжигания угля, на структурный тип цеолита и на эффективность извлечения ионов свинца и кадмия из промышленных отходов.

«Удалось показать, что большинство цеолитных продуктов очень эффективны для очистки промышленных растворов от ионов свинца и кадмия, — продолжила руководитель проекта. «Степень извлечения достигает 99%. Самые лучшие при этом сорбенты — на основе цеолитных фаз гисмондина и анальцима (цеолиты с формулами CaAl₂SiO₈ 4 и Na[AlSi₂O₆] H₂O соответственно)», — уточнила руководитель исследования.

Достоинством разработанной технологии сорбции является перевод цеолитов с извлеченными токсикантами в устойчивую минералоподобную форму, которая предотвращает распространение тяжелых металлов в окружающей среде.