Одной из важнейших проблем современной радиохимии и радиоэкологии является создание эффективных сорбционных технологий очистки техногенных отходов, содержащих радионуклиды, с последующим их концентрированием с применением перспективных сорбционных импортзамещающих материалов. При этом для решения упомянутых задач наибольший интерес вызывает синтез, изучение физико-химических и сорбционных свойств и применение неорганических недорогих сорбентов, обладающих высокой сорбционной емкостью, механической, радиационной и окислительной стойкостью. Настоящий проект ориентирован на разработку методов получения высокопористых неорганических сорбционных материалов на основе природных или доступных минералоподобных матриц – носителей (MnO2, Al2O3, Fe2O3Fe3O4, др.) с допированными в их объем нанодисперсными Fe(0), Cu(0), Se(0). При контакте упомянутых сорбентов происходит редокс-превращение упомянутых допированных металлов в гидроксидные формы, которые методами реагентной адсорбции количественно захватывают наиболее опасные радионуклиды Cs-137, Sr-90, Co-60, U-238, находящиеся в растворе в виде гидратированных катионов. Первичные эксперименты показывают, что вследствие высокой дисперсности допированных частиц Fe(0), Cu(0), Se(0), ее высокого содержания в матрице, коэффициент распределения при сорбции превышает 10 в степени 6 см3/г по отношению к ионам уранил-ионов в природных водах в зависимости от условий. При этом стабилизация наноразмерных частиц элементов в нулевой степени окисления происходит пористой структурой керамических матриц. Керамические матрицы - носители, полученные методами, например, электроимпульсного спекания типа (SPS – процесс), остаются чрезвычайно устойчивыми даже в кислых растворах при нагревании, и надежно удерживают допированные компоненты сорбента. В план проекта включается: (1) поиск максимально устойчивых в сложных агрессивных средах (0,1-3,0 моль/л HNO3 или NaOH) неорганических матриц, прежде всего, на основе оксидных керамик; (2) разработка методов получения и наработки нанодисперсных Feo, Cuo, Seo с размерами частиц от 10 до 30 нм; от 30 до 80 нм; и >80 нм, а также методы их пассивации и хранения в присутствие кислорода воздуха; (3) поиск условий твердофазного дозированной и надежной фиксации нанопористых добавок к матрице - носителю различными методами; (4) поиск основных механизмов сорбционного концентрирования радионуклидов на поверхности и в объеме сорбента; (5) изучение физико-химических свойств полученных сорбентов и поиск оптимальных условий их применения для концентрирования ряда радионуклидов из сложных солевых систем; разработка теоретических моделей реагентной сорбции, описывающих процессы динамики сорбции радионуклидов в слое сорбента; (7) апробация полученных сорбентов в радиохимической практике. Основным ожидаемым результатом проекта станет получение оригинальных импортзамещающих неорганических сорбентов с высокой емкостью и механической прочностью, содержащих наночастицы Fe, Cu и Se заданной дисперсностью и содержания, которые, в оптимизированных в ходе проекта условиях, будут применены в радиохимической практике для очистки радиоактивных отходов низкого и среднего уровня активности, природных объектов методами реагентного концентрирования опасных радионуклидов.

Ссылка на оригинал статьи