Номинация: «Экология и энергосбережение»
   
 Цели проекта: изучение возможности cинтеза золь-гель методом силика-гелей с магнитными свойствами, исследование их способности к селективной сорбции свинца и радионуклидов (стронция, цезия и др.) с последующим определением методики синтеза, обеспечивающей наилучшие сорбционные и структурно-механические характеристики сорбента.

Анализ поднятой проблемы: новым применением сорбентов на основе силикагелей является их использование в качестве твердой фазы для селек-тивного концентрирования на их поверхности радионуклидов и свинца. Кремнеземные носители имеют все положительные свойства неорганических матриц: химическую чистоту, гидрофильность, отсутствие набухаемости в растворах, значительную адсорбционную емкость, отсутствие токсичности, жесткость остова, микробиологическую устойчивость. Безусловным положительным фактором является способность силикагеля восстанавливать сорб-ционные свойства после регенерирующей термообработки. Придание сили-кагелю магнитных свойств позволит обеспечить его извлечение из исследуемой среды. Одной из  важных областей применения силикагелей в качестве сорбентов является мониторинг радиоактивного загрязнения окружающей среды и локализация радиоактивных элементов и свинца из парогазовой и водной сред. Это направление является особо актуальным для нашей страны.

Одним из первых и остающимся основным на сегодняшний день способом синтеза силикагеля является полимеризация кремниевой кислоты. Кремниевые кислоты nSiO₂•mH₂O (где n=1-2, m=1-2) в перенасыщенных водных растворах образуют золи. При pH >5-6 золи переходят в гели, при высыхании которых образуется силикагель (ксерогель).
 

В настоящее время активно ведутся работы по получению чистых си-ликагелей. Наиболее распространенным и изученным на сегодняшний день является алкоксидный способ, использующий в качестве исходных реагентов различные эфиры кремниевой кислоты - тетраэтилортосиликат (ТЭОС), тет-раметилортосиликат (ТМОС) и др., причем, коллоидный кремнезем (золь) формируется в результате химических реакций гидролиза и поликонденсации, а гель - путем целенаправленной агломерации частиц золя. Алкоксидный способ позволяет получить пористые материалы более высокой чистоты и гомогенности. Для получения силикагеля, обладающего магнитными свой-ствами, в качестве наполнителя предполагается использовать тонкодисперс-ный порошок  ферромагнетика.

Предварительные поисковые исследования показали, что для синтеза сорбентов с магнитными свойствами и избирательным поглощением с ис-пользованием золь-гель технологии является возможным, причем магнитные и сорбционные свойства силикагелей являются стабильными в широком диа-пазоне температур, регенерируемыми в результате термообработки, причем активация магнетиком не снижает сорбционной способности силикагеля.

Планируемые результаты исследований: научная новизна планируемых исследований заключается в том, что будет разработан энерго- и ресурсосберегающий золь-гель метод получения силикагеля, обладающего магнитными свойствами и избирательным поглощением различных радионуклидов, а также ионов свинца, что позволит получить новый класс материалов с уни-кальными свойствами. Кремнеземные носители будут иметь все положительные свойства неорганических матриц: химическую чистоту, гидрофильность, отсутствие набухаемости в растворах, значительную адсорбционную емкость, отсутствие токсичности, жесткость остова, микробиологическую устойчивость. Безусловным положительным фактором является способность силикагеля восстанавливать сорбционные свойства после регенерирующей термообработки.

Области использования результатов исследования: использование в каче-стве сорбентов для мониторинга радиоактивного загрязнения окружающей среды и локализация радиоактивных элементов из парогазовой и водной сред, может быть предложено различным научно-исследовательским организациям, службе МЧС, предприятиям промышленности, применяющие в тех-нологическом процессе радиоактивные материалы, и др.