Получение высокоэффективных силикатных материалов для защиты водного бассейна от радиоактивного загрязнения

Применение современных подходов химии поверхности и коллоидной химии позволяет целенаправленно повысить сорбционные емкость и селективность материалов на основе глинистых минералов за счет регулирования характеристик пористой структуры и изменения природы активных сорбционных центров. Важной особенностью глинистых минералов является их значительная обменная емкость, связанная с широко развитым гетеровалентным изоморфизмом, а также с Si - OН и Al - OН функциональными группами на боковых гранях алюмокремнекислородных пакетов. Однако, широкое использование большинства слоистых силикатов в водоочистных технологиях существенно ограничено в связи с их недостаточной селективностью и высокой дисперсностью в природном состоянии, что делает невозможным создание непрерывных производственных процессов.
Модифицирование поверхности молекулами катионных поверхностно-активных веществ и крупно размерных полигидроксокомплексов металлов обуславливает возможность формирования желаемой пористой структуры и химии поверхности, что обеспечивает повышение селективности по отношению к самым опасным токсикантам как в катионных, так и в анионных формах (уран, мышьяк, хром и др.).
Установлены основные физико-химические закономерности процессов получения высокоэффективных по отношению к радионуклидов и тяжелым металлам сорбирующих силикатных материалов на основе слоистых и слоисто-ленточных силикатов с использованием крупных неорганических полигидроксокомплексов металлов и наноразмерного железа с повышенными сорбционной емкостью и селективностью.
Получены столбчатые (пилар-) монтмориллониты, которые могут быть использованы как перспективные сорбенты для извлечения тяжелых металлов и радионуклидов из водной среды, в том числе и с минерализованных растворов, а также как эффективные катализаторы. Исследована структура и физико-химические свойства синтезированных микро/мезопористых сорбентов. Показано, что полученные материалы эффективно удаляют катионные, анионные формы и отрицательно заряженные комплексы неорганических токсикантов в широком диапазоне рН в отличие от исходного минерала.
Синтезированы композиционные сорбционные материалы с нанесенным слоем наноразмерного Fe0 и установлен сорбционно-восстановительный механизм удаления окисленных форм токсикантов (урана, хрома). Исследованы реологические свойства суспензии нанодисперсного реакционноактивного материала на основе глинистого минерала палыгорскита и показана возможность его использования для очистки подземных вод от загрязнения соединениями урана. Предложена технологическая схема получения активных сорбционно-восстановительных материалов для очистки подземных вод от загрязнения сточными водами переработки урановых руд Восточного горно-обогатительного комбината (г. Желтые Воды), которая основана на использовании дешевого силикатного сырья (природных глин), доступных реагентов и не требует сложного технологического оборудования.