Порувата структура та адсорбційні властивості силікатів магнію, синтезованих трьома методами

Анотація

силікатів магнію з використанням недорогих реагентів та простих методів, таких як осадження, гідротермальний та золь-гель технологія. Морфологію отриманих матеріалів було досліджено за допомогою термогравіметричного аналізу (ТГ-ДТА), методу низькотемпературної адсорбції/десорбції азоту, скануючої та трансмісійної електронної мікроскопії (СЕМ та ТЕМ). Встановлено, що всі сорбенти є аморфними  шаруватими силікатами магнію з мікро- та мезопоруватою структурою. На підставі ізотерм адсорбції азоту було встановлено, що питома площа поверхні та об’єм мікропор, розраховані за методами Бранауера-Еммета-Теллера (БЕТ) і Барретта-Джонера-Галенди (БДГ), є найбільшими для зразка, одержаного золь-гель методом (S_БЕТ = 640 м²/г, V_мікро = 0,26 см³/г), тоді як зразок, синтезований методом осадження, має найбільший об’єм мезопор (V_мезо = 0.39 см³/г). Згідно мікрофотографіям, одержаним методом ТЕМ, усі зразки складаються з частинок розміром від 10 до 50 нм, найбільш однорідну структуру мав зразок, синтезований золь-гель методом (MgSi-3). Визначено іонообмінну ємність одержаних сорбентів у процесах видалення Cs⁺, Sr²⁺, Cu²⁺ та Co²⁺ з водних розчинів та встановлено, що ці властивості значно залежать від методу синтезу матеріалів. Виявлено, що силікат магнію, синтезований методом осадження, має найвищу адсорбційну ємність по відношенню до катіонів важких металів (1.56 і 0.96 ммоль/г для кобальту та міді, відповідно), на відміну від радіонуклідів. Для двох зразків, синтезованих гідротермальним та золь-гель методами, було зафіксовано значне зростання ємності по відношенню до іонів цезію та стронцію, що можна пояснити значною кількістю пор радіусом 2.6 нм, виявлених у їхній структурі. Для обробки експериментальних даних було використано теоретичну модель Ленгмюра. Аналізуючи результати досліджень, можна зазначити, що всі одержані матеріали можуть бути використані як сорбенти для очищення води від іонів важких металів та радіонуклідів.