История лаборатории
Лаборатория сорбционных методов была организована в 1967 году для решения крупномасштабной задачи - дезактивации (очистки) питьевой воды в особый период и первоначально называлась лабораторией физической химии водных растворов. Первым заведующим лабораторией стал М.М.Сенявиным (1917 - 1989).
Главные направления исследований лаборатории с 1967 г.
- детальное изучение существовавших к тому времени отечественных и зарубежных ионообменных материалов, которые начали широко применять для решения сложных аналитических и технологических задач, связанных с выделением, разделением элементов с близкими химическими свойствами , получением высокочистых веществ для атомной промышленности (редкоземельные элементы, разделение изотопов, очистка воды и т.д.). Исследования в области использования ионообменников с комплексообразующими свойствами, начатые М.М.Сенявиным в 50-х годах, завершились получением индивидуальных редкоземельных элементов на заводе в г.Верхняя Пышма. Эти работы были удостоены в 1972 году Государственной премии СССР.
- активное участие в создании ГОСТов на методы определения основных характеристик ионитов.
- обоснование необходимости определения величин констант обмена ионов как одной из главных равновесных характеристик ионитов, позволяющих не только выбрать наилучший сорбент для разделения ионов, но и рассчитать равновесие в исследуемых системах.
- разработаны методики определения констант обмена и экспериментально получены константы обмена различных ионов на катионитах и анионитах различного типа.
- детальное исследование кинетических закономерностей ионного обмена различных ионов на ионитах различного типа
- развитие общей теории динамики ионного обмена для однокомпонентных и многокомпонентных систем. Это позволило разработать методологию исследования ионообменного процесса и способствовало превращению в 70-80 г.г. ионообменного метода из эмпирического в строго научный.
Теоретические работы, проводимые в лаборатории, всегда были ориентированы на решение практически важных задач и явились основой моделирования , расчета и оптимизации реальных ионообменых процессов. Развиваются методы расчета и оптимизации многоступенчатых сорбционных схем. Лаборатория была одной из первых, где в 70-80-х годах проводились работы по моделированию и оптимизации сорбционных процессов с широким применением вычислительной техники и автоматизации ионообменного эксперимента.
В 1977 году Лаборатория явилась организатором Второго Всесоюзного овещания по анализу природных и сточных вод , в 1979 году - Всесоюзной конференции по ионному обмену с международным участием.
Практические задачи :
- Ярким примером решения крупной практической задачи с использованием результатов теоретических исследований является ионообменная деминерализация воды (водоподготовка, используемая в различных отраслях промышленности). Создан каталог технологических зависимостей для отечественных ионитов и комплекс программ оптимизации схем ионообменной деминерализации воды.
- Ионообменное извлечение ценных компонентов из морской воды. Предложена и рассчитана двухступенчатая схема извлечения редких, цветных, благородных металлов, бора и брома из океанской воды, созданы стендовые установки на СахГРЭС.
- С использованием моделирования и расчета разработаны ионообменные схемы извлечения лития и стронция из подземных высокоминерализованных вод на неорганических и органических ионообменниках на противоточных ионообменных установках.
Большое внимание уделяется исследованию свойств и применению для решения экологических задач природных ионообменников, в первую очередь , природных цеолитов, запасы которых в России очень велики.
- изучены особенности ионного обмена на цеолитах.
- создан банк данных , содержащий информацию о ионообменных равновесных и кинетических характеристиках природных цеолитов- клиноптилолитов различных месторождений и позволяющий провести научно обоснованный выбор сорбента и технологических режимов ионообменного процесса при решении той или иной практичесой задачи.
На этой основе с помощью природного клиноптилолита решены следующие практические задачи:
- Очистка поверхностных питьевых вод от радионуклидов и тяжелых металлов в масштабах водоочистной станции ( пос.Рублево, Москва)
- Очистка подземных питьевых вод от избыточного стабильного стронция ( пос.Десногорск, Смоленской обл.)
-Очистка сточных вод азотно-тукового производства от ионов аммония (НЛМК,г.Липецк)
- Дезактивация природных питьевых вод и сбросных растворов АЭС. В 1986 г. Атомэнергопроектом были спроектированы карты дезактивации для очистки вод после аварии в Чернобыле , предложена и рассчитана технологическая схема очистки сбросных вод АЭС г.Козлодуй ( Болгария).
Для расширения областей применения природных цеолитов в последние годы проводятся работы по их модифицированию. В результате этих исследований получены сорбенты с уникальными свойствами- анионообменными, катионообменными и бактерицидными, а также катионообменник с магнитными свойствами. Эти сорбенты могут быть использованы при решении различных экологических задач
- Помимо решения задач сорбционной очистки вод ,лабораторией систематически выполнялись исследования по оценке уровня загрязнения речных и подземных вод, по физико-химическим аспектам формирования их минерального и органического состава. Ежегодно организовывались экспедиции в различные регионы России для накопления соответствующих данных.