В.А. САЛОМАСОВ Научные руководители – В.П. ФИЛИППОВ, д.ф.-м.н., профессор,

В.А. САЛОМАСОВ
Научные руководители – В.П. ФИЛИППОВ, д.ф.-м.н., профессор,
-- Н.И. ЛАГУНЦОВ, к.ф.-м.н, доцент.
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
ОАО «Аквасервис», Москва
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЛЕНТНОГО СОСТОЯНИЯ АТОМОВ
ЖЕЛЕЗА В РЕАГЕНТЕ ПО ОЧИСТКЕ ВОДЫ МЕТОДОМ
МЁССБАУЭРОВСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
В МИФИ на кафедрах «Прикладная ядерная физика» и «Молекулярная физика»
и при участии ВНИИ Физико-технических измерений при финансовой поддержке
Минобрнауки РФ в рамках соглашения № 14.575.21.0086 был исследован алюмосиликатный реагент по очистке загрязненных вод железосодержащими соединениями в водах артезианских скважин на определение в нем валентного состояния атомов железа.
Проблема очистки загрязненных вод на сегодняшний день является
важной проблемой на всех континентах. Для очистки воды используют физико-химические методы, где в качестве реагентов используются различные коагулянты, флокулянты и сорбенты. Знания процессов взаимодействия химических соединений, используемых для водоочистки, с извлекаемыми загрязняющими веществами, в частности, железом, необходимо для
создание новых более эффективных реагентов. Эти реагенты должны очистить воду от различных примесей и довести физико-химические показатели до санитарных норм. [1]
Целью настоящей работы является выявление результатов взаимодействия алюмосиликатного коагулянта с железом, содержащемся в воде. Для
этого использован метод мёссбауэровской спектроскопии, позволяющий
определять валентные и магнитные состояния атомов железа как в кристаллических веществах, так и в аморфных. Исследовано состояние атомов железа в прореагировавшем осадке. Для исследования выбраны модельные
воды артезианских скважин Подмосковья. В исследуемую воду ввели реагент, который в процессе взаимодействия с загрязненной водой образовал
осадок. Осадок был высушен, и из него приготовлен поглотитель для мёссбауэровских измерений.
Получены мёссбауэровские спектры Fe 57 в режиме пропускания при
комнатной температуре(Рис 1.) и при температуре жидкого азота(Рис 2.).
Выявлено, что реагент взаимодействует с железом, находящемся в воде, и
выпадает в осадок. Установлено, что в осадке образуется две парамагнитные фазы. В одной фазе, составляющей (86±4)%, железо находится в трехвалентном состоянии с изомерным сдвигом IS=0.34±0.02 мм/с с квадрупольным расщеплением QS=0.78±0.02 мм/с. Во второй парамагнитной
фазе, составляющей (13±4)%, железо находится в двухвалентном состоянии с изомерным сдвигом IS=1.14±0.02 мм/с, QS=2.38±0.02 мм/с.
Измерения при T=77˚К показали, что на спектрах, полученных при этой
температуре, наряду с существованием линий парамагнитных фаз, детектируются линии сверхтонкого магнитного расщепления магнитных фаз. В
магнитных фазах железо находится как в двухвалентном, так трехвалентном состояниях. Появление линий сверхтонкого магнитного расщепление
магнитных фаз, при T=77˚К, свидетельствует о том, что в выпавшем
осадке, железо находиться в виде суперпарамагнитных частиц. Проведены
расчеты по оценки размеров этих частиц. [2]
Рисунок 1. Мёссбауэровский спектр осадка при T=293⁰K
Рисунок 2. Мёссбауэровский спектр осадка при T=77⁰K
Список литературы
1.
2.
СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды
централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.
Steen Mørup, Cathrine Frandsen, Mikkel Fougt Hansen. Uniform excitations in magnetic
nanoparticles // Beilstein J. Nanotechnol. 2010, 1, 48–54.