Ученые Кольского научного центра РАН проводят эксперименты по созданию синтетического аналога редкого минерала армбрустерита, который может использоваться для очистки жидких радиоактивных отходов от цезия. Об этом сообщило Министерство науки и высшего образования РФ.
Армбрустерит впервые обнаружили в 2005 году на горе Кукисвумчорр в Хибинах (Мурманская область). Минерал назван в честь швейцарского кристаллографа Томаса Армбрустера. Его структура представляет собой сложный слоистый силикат с разветвленной системой каналов, где в природном состоянии располагаются ионы калия. Особенность минерала заключается в том, что в водных растворах калий почти полностью замещается положительно заряженным катионом цезия (Cs+).
Исследователи поставили задачу оценить сорбционные свойства природного армбрустерита и попытаться синтезировать его искусственный аналог. Образец минерала обработали разбавленными растворами соляной и азотной кислоты, затем подвергли воздействию растворов хлоридов цезия, рубидия, стронция, меди и кадмия. Параллельно проводился гидротермальный синтез в автоклавах.
Результаты экспериментов и планы исследователей
Получить чистый армбрустерит пока не удалось, однако были синтезированы другие марганцево-силикатные фазы: бернессит, серандит, мангани-эккерманнит, а в одном случае — смесь серандита и армбрустерита. Эксперимент показал, что синтез армбрустерита возможен, но требует точной настройки температуры, времени и соотношения реагентов.
Как сообщили в Минобрнауки, ученые планируют продолжить опыты по синтезу, оптимизируя его условия. Как только удастся синтезировать фазу, близкую к природному армбрустериту, ее протестируют в условиях, имитирующих реальные промышленные стоки.
В планах у исследователей — разработать на основе армбрустерита или его аналога новый сорбент для очистки радиоактивных отходов. В ведомстве отметили, что на фоне мирового поиска эффективных сорбентов для извлечения цезия открытие приобретает особую значимость. Современные материалы сложны, дороги и не всегда устойчивы, тогда как армбрустерит демонстрирует пример того, как природная архитектура способна решить задачу, над которой десятилетиями работали химики.
Проблема радиоактивных отходов и значение разработки
Современная промышленность все активнее сталкивается с проблемой жидких радиоактивных отходов — прежде всего содержащих изотопы цезия, одного из наиболее опасных продуктов ядерных технологий. Надежный и селективный сорбент, способный извлекать именно катионы цезия, имеет огромное значение для экологической безопасности.
Объемы природного армбрустерита настолько малы, что пока о промышленном его применении говорить невозможно. Поэтому создание синтетического аналога с аналогичными или улучшенными свойствами может стать решением для практического применения в области обращения с радиоактивными отходами.