Российские ученые исследуют редкий минерал армбрустерит в качестве основы для создания нового сорбента, способного извлекать цезий из жидких радиоактивных отходов. В Минобрнауки уточнили, что работы ведутся специалистами Кольского научного центра РАН. Интерес к минералу возник после публикации результатов исследования в журнале Molecules, где был описан механизм его взаимодействия с цезием.
Армбрустерит был обнаружен в 2005 году в Хибинах на Кольском полуострове. Минерал назван в честь швейцарского кристаллографа Томаса Армбрустера. Его кристаллическая структура представляет собой слоистый силикат с системой каналов, в которых в природном состоянии находятся ионы калия. Исследования показали, что в водных растворах эти ионы способны замещаться ионами цезия. Причем процесс обладает высокой избирательностью: структура минерала «предпочитает» цезий даже в присутствии других катионов. Важно, что каркас минерала при этом не разрушается, что подтвердили эксперименты с кислотной обработкой, имитирующей условия реальных сточных вод.
Однако природные запасы армбрустерита крайне малы и не позволяют использовать его в промышленных масштабах. Поэтому перед учеными стоит задача создать его синтетический аналог. В качестве отправной точки для экспериментов использовался образец из личной коллекции сотрудника Геологического института КНЦ РАН Виктора Яковенчука. Сначала исследователи оценили сорбционные свойства природного минерала, обработав его растворами солей цезия, рубидия, стронция, меди и кадмия. Результаты подтвердили высокую селективность к ионам цезия.
Параллельно проводились опыты по гидротермальному синтезу армбрустерита в автоклавах. Пока получить чистый искусственный аналог не удалось, но ученые синтезировали другие марганцево-силикатные фазы, такие как бернессит и серандит. В одном из экспериментов была получена смесь, содержащая серандит и армбрустерит. Это доказывает возможность синтеза, но требует дальнейшей оптимизации условий процесса: температуры, времени и соотношения реагентов.
Следующим этапом работы станет продолжение экспериментов по синтезу. Цель — получить материал, близкий по структуре к природному армбрустериту, и проверить его сорбционные свойства в условиях, имитирующих состав реальных промышленных стоков, включая кислую среду и наличие других ионов. В перспективе это может привести к созданию нового эффективного материала для очистки радиоактивных отходов, решающего важную экологическую задачу.
Ранее Наука Mail рассказывала, как рений и технеций покорили промышленность и медицину.
