В вузе придумали, как эффективно извлекать серебро

10:00, 18 августа 2022

Ученые создали сорбент, который максимально поглощает драгметалл из растворов [фоторепортаж]

Химики Уральского федерального университета определили наилучший сорбент на основе аминополимеров, модифицированных сульфоэтильными группами, для извлечения ионов серебра из многокомпонентных растворов. Результаты исследований ведут к получению сорбентов для извлечения металлов, чья концентрация в растворах незначительна. Полученные сорбенты потенциально применимы, например, в очистке природной питьевой воды, рыбохозяйственных водоемов, в переработке отходов производства. Исследования выполнены при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 21-73-00052) и описаны в научной статье, опубликованной в «Российском журнале неорганической химии».

«Сорбции ионов металлов способствует сама природа аминополимерной матрицы сорбентов. А введение в нее сульфоэтильных групп, как показывают наши исследования, приводит к значительному увеличению селективных свойств сорбентов — способности из широкого набора различных ионов поглощать только определенные. Чем выше степень модифицирования сорбентов сульфоэтильными группами, то есть чем больше сульфоэтильных групп в их составе, тем лучше их селективные свойства. Конкретно эта работа посвящена исследованию скорости извлечения ионов серебра из многокомпонентных растворов в присутствии ионов меди, никеля, кобальта, цинка и еще нескольких металлов», — рассказывает Юлия Петрова, руководитель исследовательской группы, доцент кафедры аналитической химии и химии окружающей среды УрФУ.

Ученые подвергли испытаниям четыре порошкообразных сорбента на основе аминополимеров, с различной степенью модифицирования сульфоэтильными группами, — хитозана, полиаллиламина, полиэтиленимина и полиаминостирола. Они были синтезированы коллегами из Лаборатории органических материалов Института органического синтеза УрО РАН.

Сначала сорбенты помещали в буферные растворы с тем или иным значением кислотности. Анализ растворов после сорбции позволил установить, во-первых, значения рН, соответствующие максимальной селективности извлечения серебра каждым из исследованных материалов. Во-вторых, показано, что ионы меди больше ионов других металлов мешают сорбции серебра.

В-третьих, наибольшей селективностью сорбции серебра обладает сульфоэтилированный полиаллиламин, а наибольшей скоростью протекания сорбции — сульфоэтилированный полиаминостирол. При этом в случае сорбента на основе полиаллиламина даже медь неспособна серьезно помешать процессу сорбции: его начальная скорость и, как следствие, концентрация сорбированных ионов серебра в сорбенте остаются максимально высокими.

Хитозан продуктивен в сорбции как серебра, так и меди, при этом чем выше степень модифицирования хитозана сульфоэтильными группами, тем выше селективность сорбции серебра. Полиэтиленимин, в зависимости от кислотности раствора, применим как для совместной сорбции серебра и меди, так и для группового извлечения других металлов.

«Результаты наших исследований позволяют выбирать наиболее эффективный сорбент для решения тех или иных задач, в зависимости от степени модифицирования сорбентов сульфоэтильными группами, от кислотности раствора, концентрации металлов, скорости сорбции. Это открывает возможности для создания материалов с заданными свойствами, для извлечения различных металлов даже из таких растворов, в которых содержание этих металлов незначительно», — объясняет Юлия Петрова.

Предыдущие работы химиков УрФУ были посвящены сорбции таких благородных металлов, как золото, платина, палладий. Разработка способов концентрирования серебра представляет важную задачу не только потому, что оно является драгоценным металлом, но и потому, что серебро относят к потенциально токсичным элементам, при этом концентрация его во многих объектах крайне невелика.

Справка

Аминополимеры — класс соединений, которые широко используются в качестве матрицы для синтеза сорбционных материалов. В составе аминополимеров присутствуют аминогруппы, это обеспечивает легкость модифицирования аминополимеров другими группами, иными словами — высокую реакционную способность. Аминополимеры обладают исключительными комплексообразующими свойствами по отношению к ионам металлов.