Химики Уральского федерального университета (УрФУ, г. Екатеринбург) обнаружили наилучший сорбент (на основе аминополимеров) для извлечения серебра из растворов. С его помощью можно извлекать выборочно драгметалл, даже если его концентрация в растворах незначительна. Разработка не только упростит извлечение серебра в промышленности, но и поможет очищать питьевую воду (высокая концентрация серебра в воде токсична для организма), в рыбохозяйственных водоемах, а также будет полезна при переработке отходов производства. Описание сорбента опубликовано 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», — рассказывает Юлия Петрова, руководитель исследовательской группы, доцент кафедры аналитической химии и химии окружающей среды УрФУ.
По словам Юлии Петровой, чем больше сульфоэтильных групп в составе сорбента, тем лучше 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», – добавляет Петрова.
В ходе исследований ученые испытали четыре сорбента на основе аминополимеров — хитозана, полиаллиламина, полиэтиленимина и полиаминостирола. Эти сорбенты химики УрФУ синтезировали с коллегами из Лаборатории органических материалов Института органического синтеза УрО РАН. В итоге анализ показал, что ионы меди больше ионов других металлов мешают «отбору» серебра. Наибольшей селективностью обладает сульфоэтилированный полиаллиламин, а наибольшей скоростью — 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.
«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.
Отметим, исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 21-73-00052). Предыдущие разработки коллектива химиков УрФУ были посвящены сорбции таких благородных металлов, как золото, платина, палладий.
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.
УрФУ — один из ведущих вузов России со столетней историей, один из лидеров программы «Приоритет–2030», № 1 в стране по объемам приема. Расположен в Екатеринбурге — столице Всемирных летних студенческих игр 2023 года, городе-победителе отбора Правительства России на создание университетских кампусов. Вуз выполняет функции проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (НОЦ).
УрФУ оперативный — в телеграм.