Інноваційні розробки відділу сорбції та тонкого неорганічного
синтезу
(1) Новітні методи синтезу та властивості неорганічних
іонітів і вуглецевих сорбентів.
Золь-гель технологія одержання сферично гранульованих
високопоруватих оксидів, фосфатів і силікатів Ti та Zr
– вперше в світовій практиці створено оригінальну золь-гель
технологію та відповідне обладнання для виробництва в режимі
безперервного процесу сферично гранульованих неорганічних
сорбентів і каталізаторів на основі високопоруватих оксидів,
фосфатів і силікатів Ti та Zr.
Технологічні схеми процесів виготовлення вбезперервному режимі високопоруватих сферичних гранул сорбентів і каталізаторів у варіантах «oil-drop» (A) і «air-drop» (B)
обладнання.
Порометричні характеристики сферично гранульованих ZrP, ZrO2 та ТІР.
Відеоролік технологічної схеми процесів «oil-drop»
a
Відеоролік технологічної схеми процесів «air-drop»
б
Порометричні характеристики зразка сферично
гранульованого ZrSi (а) та крива його термостабільності (б)
.Гранульовані різновиди активованого вугілля
Активоване вугілля на основі шкарлупи кокосових горіхів
– розроблено технологію одержання високоефективного активованого
вугілля шляхом модифікування поруватості та хімії поверхні
доступного на світовому ринку напівпродукту (кокосового
вугілля); освоєно дослідницько-експериментальне виробництво
цього гранульованого сорбенту з бімодальною мікро-,
мезопоруватою структурою, допованого гетеро атомами N та O.
Основна спрямованість розробки цього матеріалу – електродний
матеріал для суперконденсаторів та сорбент медичного
призначення.
Сферично гранульоване синтетичне вугілля СКН, СКС та СКФ
– синтезується на основі пористих сферично гранульованих
полімерів і смол; характерні властивості – висока чистота і
міцність сферичних гранул (dгр. ≈ 0,2-1,0 мм), дуже розвинена і
при цьому контрольована порувата структура, висока каталітична
активність в реакціях електронного типу, наявність О- та N-
гетероатомів у вуглецевій матриці. Призначене для використання в
якості електродних матеріалів для суперконденсаторів, та як
елітні гемо- та ентеросорбенти широкого спектру дії. Освоєно
дослідницько-експериментальне виробництво указаних різновидів
вугілля.
– вперше сформовано та науково обґрунтовано концептуальну
гіпотезу про те, що N-, O-, B-, S- та інші гетеро атоми у
вуглецевій матриці грають домінуючу роль в каталітичній
активності активованого вугілля, його електрохімічних
властивостях та реакційній здатності в процесах газифікації.
Зовнішній вигляд гранул синтетичного вугілля СКН та кокосового вугілля «Carbon».
Криві розподілу пор за радіусами вихідного вугілля, розробленого
в ІСПЕ, вугілля «Carbon» та японських медичних сорбентів
«Kremezin».
Композиційний ентеросорбент на основі високопоруватого
кокосового вугілля та аморфних силікатів Ti та Zr.
Виготовляється на основі гранул кокосового вугілля (dгр. ≈ 0,4‒
0,6 мм) з питомою поверхнею пор Sпит.=1600- 2000 м2/г.
Біосумісні неорганічні іоніти (силікати Ti та Zr) мають
бімодальну порувату структуру (Sпит.=250‒600 м2/г) та виражену
здатність селективно поглинати із біологічних середовищ
організму надлишки іонів NH4+, K+, HРО42- (захворювання нирок,
печінки, опіки, важкі фізичні навантаження та ін.).
Таким чином, комбіноване використання вуглецевих і неорганічних
ентеросорбентів дає можливість вирішити проблему видалення з
організму не тільки токсикантів молекулярної природи, але й
контролю складу електролітів.
Електронна SEM-фотографія аморфних часток силікату титану ентеросорбентів на основі аморфних силікатів Ti (1) та Zr (2).
Криві розподілу пор за радіусами для типових зразків (TiSi).
Сорбенти на основі рисового лушпиння для зменшення коефіцієнтів переходу 137Cs, 90Sr і важких металів із забруднених грунтів в зелену масу корисних рослин.
Шляхом нескладного модифікування рисового лушпиння (багатотоннажний відхід виробництва рису) розроблені екологічні сорбенти з вираженою вибірковістю по відношенню до радіонуклідам 137Cs, 90Sr, а також іонів важких металів. Сорбенти можуть
вноситися в забруднений радіонуклідами грунт і повинні забезпечувати в перебігу ряду років отримання агропродукції, що
не забруднена радіоактивними речовинами.
Розробки знаходяться на стадії натурних випробувань.
Сорбенти на основі рисового лушпиння для внесення в грунт з
метою селективного фіксування Cs 137, Sr 90, U і трансуранових
елементів, а також важких металів
Напрямки практичного застосування сорбентів
(2) Сорбенти і сорбційні технології у вирішенні екологічних
і медичних проблем Чорнобильської аварії
Очищення рідких радіоактивних відходів
– створено та апробовано в реальних умовах сорбційно-
коагуляційну технологію очищення рідких радіоактивних відходів,
що накопичуються під 4-им зруйнованим блоком ЧАЕС. Технологія
базується на комбінованому використанні неорганічних коагулянтів
і сорбентів;
м.д.а. –менше допустимий активності
Сорбенти, які використовувались для заповнення сорбційних колонок:розроблені в ІСПЕ нанопоруваті фосфати і силікати Zrі Ti (ZrSiі TiSi) сферичної грануляції; при коагуляції застосовуються також порошкові форми TiSi.
доопрацьовується також технологія очищення трапних вод і
рідких радіоактивних відходів АЕС;
– створювана сорбційно-коагуляційна технологія спрямована
на заміну традиційних технологій концентрування радіонуклідів
шляхом упарювання радіоактивних відходів;
Профілактика накопичення і прискорене виведення радіонуклідів і
радіотоксинів з організму.
Створені вуглецеві (СКІ, КАУ) і композиційні вуглець-мінеральні («Carbon-TiSi») ентеросорбенти, що забезпечують контроль всього
спектру радіонуклідів, а також радіотоксинів в організмі. Деякі їх різновиди успішно застосовані при ліквідації аварії на ЧАЕС,
що дозволило захищати здоров’я багатьох сотень ліквідаторів.
Вплив перорального вживання енторосорбентів СКН на вміст радіонуклідів в крові персоналу, який працював в Чорнобильскій зоні
Сорбційне очищення рідких харчових продуктів від радіоцезію.
Розроблені і випробувані в реальних умовах декілька типів гранульованих і волокнистих високовибіркових сорбентів, що
дозволяють практично повністю (і з хорошою кінетикою) очищати від радіоцезію питну воду та рідкі харчові продукти (молоко,
соки, бульйони). При цьому мікроелементний склад рідини, що очищуються не змінюється (табл. на молоці).
Сорбенти придатні також для концентрування радіоцезію (з сильно розбавлених розчинів і води) з метою його аналітичного
визначення.
фото волокнистого сорбенту
Сорбційна колонка для очищення крові на основі кокосового
вугілля підвищеної міцності
Розроблена спільно з спеціалістами Білоруського центру сорбційних технологій і плазмофорезу. Основа незаповненої
колонки – модифікований масообмінник для гемодіалізу. Для гемосорбції розроблено кокосове активоване вугілля підвищеної
міцності та розвиненої поруватості. Успішно проведено клінічні випробування на добровольцях з важкою ендогенною інтоксикацією (печінка, нирки, трансплантацію).
