Ценосферы представляют собой стеклокристаллический материал с содержанием стеклофазы от 80 до 90 мас.%, в которой распределены кристаллические фазы кварца, муллита, феррошпинелей и кальцита. Наличие в ценосферах до 6 мас.% ферришпинельной фазы позволяет манипулировать ими в магнитном поле.
Высокая неоднородность химического, фазового и гранулометрического составов концентратов ценосфер от сжигания разных углей требует разработки методов получения узких фракций ценосфер постоянного состава и прогнозируемых свойств.
Использование комбинированной схемы разделения, включающей стадии гранулометрической классификации, гравитационной, тонкой магнитной сепарации и аэродинамического разделения позволяет получить с высоким выходом узкие фракции ценосфер, стабилизированые по химическому составу, среднему диаметру и толщине оболочки глобул.
Установлено, что с увеличением насыпной плотности ценосфер увеличивается средний диаметр и толщина оболочки. Кроме того, с ростом насыпной плотности уменьшается содержание Al2O3, что ведет к увеличению пористости оболочки.
Пористую структуру алюмосиликатной оболочки ценосфер можно варьировать травлением плавиковой и соляной кислотами. В результате травления реагентом на основе плавиковой кислоты с поверхности ценосфер удаляется стеклокристаллическая наноразмерная пленка, в результате чего становится доступной открытая пористая структура (размер пор от 1 до 10 мкм), сформированная газовыми включениями. При этом продукты травления имеют низкую удельную поверхность (до 0,6 м2/г). Травление ценосфер соляной кислотой приводит к растворению кальцита и, частично, феррошпинелей, локализованных в поверхностной пленке, и формированию мезопористой структуры с максимумом распределения пор по размерам в области 3,5 нм, обеспечивающей относительно высокие значения удельной поверхности (до 22 м2/г).
Ценосферы с макропористыми оболочками могут служить носителями неорганических и органических сорбентов. Активный компонент (ферроцианиды переходных металлов, фосфат циркония, Cyanex-471X) вводится внутрь перфорированных ценосфер путем осаждения из пересыщенных растворов или синтеза непосредственно во внутренней полости перфорированных ценосфер. Полученные композитные микросферические сорбенты обладают высокими сорбционными показателями в процессах извлечения цезия и палладия из кислых растворов [4].
Ценосферы с мезопористыми оболочками могут применяться в качестве носителей для доставки и контролируемой диффузии рН-чувствительных нитроксильных радикалов. Так, нанесение pH-чувствительного спинового зонда (радикал 4-диметиламино-2-(4-гидроксифенил)-5,5-диметил-2-этил-2,5-дигидроимидазол-1-оксил) в твердом агрегатном состоянии на магнитные мезопористые ценосферы позволяет получить системы с постоянной скоростью диффузии спинового зонда, определенной скоростью растворения нанесенного радикала в воде [5].
Таким образом, в результате кислотной обработки узких фракций ценосфер определенного морфологического типа получены мезо- и макропористые носители высокоэффективных сорбентов и спиновых зондов.
Работа выполнена при финансовой поддержке СО РАН (Интеграционный проект №38).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- Пат. РФ № 2165110, 2001.
- Пат. США № 6472579, 2002.
- Фоменко Е.В. и др., Матер. науч. конф. "Благородные и редкие металлы Сибири и Дальнего Востока: рудообразующие системы месторождений комплексных и нетрадиционных типов руд", Иркутск, 2005, 201.
- Панкова М.В. и др., Сорбционные и хроматографические процессы, 6, (2006), 1236.
- Фоменко Е.В. и др., Известия Академии наук. Серия химическая, 3 (2008), 482.
- Аншиц А.Г. и др., Технологии ТЭК, 6 (2004), 89.