Национальный исследовательский Томский политехнический университет:

М. П. Чубик, доцент, каф. геоэкологии и геохимии
Н. А. Осипова, доцент, каф. геоэкологии и геохимии
А. В. Гонец, аспирантка, каф. геоэкологии и геохимии, эл. почта: moskalenkoav@tpu.ru
М. В. Чубик, доцент, каф. биотехнологии и органической химии

Представлены результаты исследований яорбционных характеристик наноразмерного материала. Для сорбции радиоактивных уранил-ионов UO₂²⁺ из водной среды использованы нанотрубки диоксида титана со слоистой структурой. Нанотрубки TiO₂ были получены методом низкотемпературного спекания электровзрывных нанопорошков. Уранил-ионы сорбировали из модельных растворов азотнокислого уранила необходимых концентраций и модельного раствора, приготовленного путем взаимодействия природного минерала отенита с бидистиллированной водой с добавлением HNO₃. Исследование процесса сорбции UO₂²⁺ проводили в статических и динамических условиях при комнатной температуре. В работе исследовано влияние рН на степень извлечения UO₂²⁺, изучена зависимость сорбционных характеристик нанотрубок TiO₂ от массы навески сорбента и времени контакта фаз. Проведен анализ механизма поглощения и фиксации UO₂²⁺ нанотрубками TiO₂. Вследствие иммобилизации UO₂²⁺ сорбируются в нанотрубке без необходимости ее восстановления после сорбции. В процессе сорбции происходит значительная деформация слоистой структуры нанотрубок — они фрагментируются (изначальная длина нанотрубок 300–600 нм, после сорбции — 100–130 нм) и разворачиваются, за счет чего возрастает возможность захвата радиоактивных ионов в листах нанотрубок. Показано, что нанотрубки диоксида титана, имеющие сорбционную способность от 36,8 до 92,3 %, могут быть использованы как перспективный материал для очистки вод от радиоактивного загрязнения.

Работа выполнена за счет средств субсидии в рамках реализации Программы повышения конкурентоспособности ТПУ.

1. Утверждены основы государственной политики в области экологического развития Российской Федерации на период до 2030 года // Президент России [Электронный ресурс]. — Режим доступа : http://kremlin.ru/news/15177 (дата обращения: 14.09.2015).
2. Abdel Rahman R. O., Ibrahium H. A., Hung Y. Liquid Radioactive Wastes Treatment: A Review // Water. 2011. Vol. 3, No. 2. P. 551–565.
3. Dong Jiang Yang, Zhan Feng Zheng, Huai Yong Zhu. Titanate Nanofibers as Intelligent Absorbents for the Removal of Radioactive Ions from Water // Advanced Materials. 2008. Vol. 20, No. 14. P. 2777–2781.
4. Николаев А. И., Герасимова Л. Г., Маслова М. В. Новые сорбенты на основе техногенных продуктов ОАО «Апатит» для обезвреживания радиоактивных и токсичных отходов // Вестник Кольского научного центра РАН. 2014. № 2. С. 89–97.
5. Никифоров И. А. Адсорбционные методы в экологии : учебное пособие. — Саратов : СГУ им. Н. Г. Чернышевского, 2011. — 45 с.
6. Мясоедова Г. В., Никашина В. А. Сорбционные материалы для извлечения радионуклидов из водных сред // Российский химический журнал. 2006. № 5. С. 55–64.
7. Осипова Е. А. Водорастворимые комплексообразующие полимеры // Соросовский образовательный журнал. 1999. № 8. С. 40–47.
8. Павленко В. И., Ястребинская А. В., Матюхин П. В., Клочков Е. П. Модифицирование природных минеральных систем для очистки воды от радионуклидов // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6 [Электронный ресурс]. — Режим доступа : http://www.science-education.ru/pdf/2012/6/644.pdf (дата обращения: 14.09.2015).
9. Krivovichev S. V., Kahlenberg V., Kaindl R., Mersdorf E., Tananaev I. G., Myasoedov B. F. Nanoscale tubules in uranyl selenates // Angewandte Chemie International Edition. 2005. Vol. 44, No. 7. P. 1134–1136.
10. Sun Y., Yang S., Sheng G., Guo Z., Wang X. The removal of U (VI) from aqueous solution by oxidized multi-walled carbon nanotubes // Journal of Environmental Radioactivity. 2012. Vol. 105. P. 40–47.
11. Yamaguchi D., Furukawa K., Takasuga M., Watanabe K. A Magnetic Carbon Sorbent for Radioactive Material from the Fukushima Nuclear Accident // Scientific Reports. 2014. Vol. 4. DOI: 10.1038/srep065053

12. Сальникова Е. В., Мурсалимова М. Л., Стряпков А. В. Методы концентрирования и разделения микроэлементов : учебное пособие. — Оренбург : ГОУ ОГУ, 2005. — 157 с.
13. ПНДФ 14.1:2:4.38–95. Методика выполнения измерений массовой концентрации урана в пробах природной, питьевой и сточной воды люминесцентным методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02-2М». — М., 2005. — 18 с.
14. Боголепов А. А., Пшинко Г. Н., Корнилович Б. Ю. Влияние комплексообразователей на процессы сорбционной очистки воды, содержащей уран // Химия и технология воды. 2007. Т. 29, № 1. С. 18–26.
15. Островский Ю. В., Заборцев Г. М., Якобчук С. П., Александров А. Б., Хлытин А. Л. Селективное извлечение урана из сложных солевых систем на неорганических сорбентах // Радиохимия. 2010. Т. 5, № 1. С. 60–62.
16. Xu M., Weil G., Li S., Niu X., Chen H., Zhang H., Chubik M., Gromov A., Han W. Titanate nanotubes as a promising absorbent for high effective radioactive uranium ions uptake // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2012. Vol. 12, No. 8. P. 6374–6379.
17. Давыдов А. А. ИК-спектроскопия в химии поверхности окислов. — Новосибирск : Наука, 1984. — 244 с.
18. Pat. 20060171877 US, MPC B 01 J 23/00. Novel titanium dioxide, process of making and method of using same / Dadachov M. ; publ. 03.08.2006.