Синтез и характеризация наноразмерных ферритов-шпинелей и биоугля, исследование их сорбционной и каталитической активности.

Методом цитратного горения синтезированы наноразмерные ферриты со структурой шпинели CoFe2O4, MgFe2O4, ZnFe2O4, NiFe2O4, смешанные ферриты CoxMg1-xFe2O4 и CoxZn1-xFe2O4, феррит со структурой перовскита BiFeO3 с размером частиц до 100 нм, развитой поверхностью (SBET 15 - 26 м2/г, общий объем пор 0,08 - 3,64 cм3/г), коэрцитивной силой - от 14300 до 102645 А/м, намагниченностью насыщения - до 71 emu/g, остаточной намагниченностью – до 40 emu/g. Разработанные режимы карбонизации опилок березы, сосны и осадков сточных вод позволяют получать биоугли с размером частиц 45 -250 мкм, насыпной плотностью 141-334 г/л, истинной плотностью 172 – 362 г/л, отношением О/C 0,243 - 0,350, рН 6,1 – 7,4. Целью работы на данном этапе являлось получение полифункциональных материалов с сорбционно-каталитическими свойствами для перспективы использования в процессах водоподготовки и очистки сточных вод Установлена высокая эффективность синтезированных ферритов в фентоноподобных реакциях окислительной деструкции растворов красителей метилового оранжевого, метиленового синего и 2,4-динитрофенола. Выявлено, что основными параметрами, позволяющими целенаправленно управлять реакцией деструкции токсикантов, выступают концентрация и доступность активных центров катализатора, площадь удельной поверхности и пористость образца, рН раствора, концентрация Н2О2, концентрация поллютантов, физическая активация процесса. Механизм окислительной деструкции токсикантов в исследованных процессах заключается в образовании сильных окислителей •OH и •ОOH в процессе обратимого перехода Fe2+ ↔ Fe3+ и Со2+ ↔ Со3+ под УФ облучения. Выявлена высокая степень очистки воды от красителей (82-98 %) за счет сорбции на биоуглях из древесных отходов и осадков сточных вод. Адсорбционный механизм на образцах биоуглей может включать в себя электростатические взаимодействия, водородное связывание, комплексообразование, ионный обмен. Установленные результаты позволяют рассматривать композиты на основе углей и магнитных наноразмерных ферритов как высокэффективные материалы для очистки сточных вод с последующим извлечением катализатора-сорбента магнитной сепарацией.