Северский технологический институт – филиал Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» (Северск, Россия)

Я. Б. Чубенко, доцент кафедры химии и технологий материалов современной энергетики, канд. техн. наук, yana-sti@bk.ru
А. В. Муслимова, доцент кафедры химии и технологий материалов современной энергетики, канд. хим. наук, klameri@mail.ru
П. Б. Молоков, заведующий кафедрой химии и технологий материалов современной энергетики, канд. техн. наук, доцент, pbmolokov@mephi.ru
Е. А. Зеличенко, доцент кафедры химии и технологий материалов современной энергетики, канд. техн. наук, zelichenko65@mail.ru
В. В. Гузеев, профессор кафедры химии и технологий материалов современной энергетики, докт. техн. наук, uranilf@yandex.ru

Важным компонентом в производстве полупроводниковых материалов для электронной промышленности являются органические и неорганические фторсодержащие газы высокой степени чистоты. Большинство из них поставляют в Россию зарубежные компании, а некоторые – гексафторид вольфрама, трифторид азота, трифторид бора, гексафторбутадиен – производят либо планируют производить российские предприятия. Высокие требования к чистоте получаемых продуктов значительно усложняют технологический процесс: суммарное содержание примесей в гексафториде вольфрама не должно превышать 10 ppm при концентрации основного вещества 99,999 %, поскольку наличие примесей может привести как к браку изделия, так и к поломке дорогостоящего оборудования. В связи с этим актуальными задачами являются разработка методик определения количественного состава гексафторида вольфрама, модификация аналитического оборудования для работы в коррозионно-активной среде, а также решение проблем, связанных с очисткой от вольфрама сбросных вод. В ряде методик (например, в хроматографии или ИК-спектрометрическом анализе) для улавливания гексафторида вольфрама из сбросных газов используют щелочные растворы. В настоящей работе обоснована возможность применения композиционного целлюлозосодержащего материала в процессе извлечения вольфрама из растворов вольфрамата натрия. В результате исследований методом сканирующей электронной микроскопии на поверхности углеродного волокна с покрытием на основе раствора прядильных отходов выявлена развитая система пор с максимумом распределения 1,0–2,0 мкм. Качественный анализ подтвердил осаждение вольфрама на поверхности сорбента при рН 2. Сорбционная емкость композиционного материала по отношению к вольфраму составила 25,5 мг/г со степенью извлечения до 90 %. Определен ряд технологических преимуществ сорбента, которые в сочетании с доступностью и экономичностью сырья, полученного от российских производителей, позволяют раскрыть возможности применения композиционного материала в процессах извлечения вольфрама из водных растворов.

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России, научно-технический отчет «Лаборатория физико-химических методов анализа высокочистых фторсодержащих газов для электроники», FSWU-2025-0013.

1. Raynor M. W., Geiger W. M. Trace analysis of specialty and electronic gases. – John Wiley & Sons, 2013. – 386 p.
2. Wang H. C., Udischas R., Doddi G., Jacksier T. Evaluation of metallic impurities in electronic process gases by a particle counter // Journal of Aerosol Science. 1994. Vol. 25. P. 581, 582.
3. Королев Ю. М. Фторидный передел в технологии вольфрама. М. : Спутник +, 2018. С. 115–117.
4. Красовский А. И., Чужко Р. К., Трегулов В. Р., Балаховский О. А. Фторидный процесс получения вольфрама: Физико-химические основы. Свойства металла. – М. : Наука, 1981. – 261 с.
5. Trubyanov M. M., Mochalov G. M., Vorotyntsev I. V., Vorotyntsev A. V. An improved back-flush-to-vent gas chromatographic method for determination of trace permanent gases and carbon dioxide in ultra-high purity ammonia // Journal of Chromatography A. 2016. Vol. 1447. P. 129–134.
6. СанПиН 1.2.3685–21. Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания. 2021. C. 590.
7. Зеликман А. Н., Коршунов Б. Г. Металлургия редких металлов. – М. : Металлургия, 1991. C. 38, 39.
8. Пат. 2225891C2 РФ. Способ сорбции вольфрама (VI) из водных растворов / Воропанова Л. А., Гагиева Ф. А., Гагиева З. А. ; заявл. 30.05.2002 ; опубл. 20.03.2004.
9. Балдина А. С., Титова С. М., Конькова А. В., Евдокимов И. В. и др. Сорбция вольфрама анионитом Purolite A830 // Физика. Технологии. Инновации : тезисы докладов VIII Международной молодежной научной конференции (Екатеринбург, 17–21 мая 2021 г.). – Екатеринбург : УрФУ, 2021. C. 508–510.
10. Мирзавалиев Д. Б., Парманов С. Т., Улугов Г. Д. Переработка вольфрамсодержащих отходов и получение раствора вольфрамата натрия // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. 2023. T. 10, № 115.
11. Чегринцев С. Н., Дьяченко А. Н., Крайденко Р. И. Сорбционное извлечение вольфрама из раствора вольфрамата натрия // Химия в интересах устойчивого развития. 2013. Т. 21, № 3. С. 345–348.
12. Аширов А. А. Ионообменная очистка сточных вод, растворов и газов. – Л. : Химия. Ленингр. отд-ние, 1983. – 295 с.
13. Пат. 2176677C2 РФ. Способ извлечения вольфрама (VI) из водного раствора / Воропанова Л. А. ; заявл. 06.10.1998 ; опубл. 10.12.2001.
14. Коробицына А. Д., Печищева Н. В., Крутикова Е. А., Ординарцев Д. П., Шуняев К. Ю. Сорбция вольфрама (VI) на модифицированном монтмориллоните // Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 2. С. 133–136.
15. Санжанова С. С. Сорбция ионов вольфрама (VI) на цеолитсодержащих туфах месторождений Забайкалья // Сорбционные и хроматографические процессы. 2022. Т. 22, № 2. С. 205–213.
16. Гидрометаллургия цветных и редких металлов / Отв. ред. Г. А. Цыганов и А. Л. Шульц. – Ташкент : Фан, 1971. – 174 c.
17. Батуева Т. Д., Щербань М. Г., Кондрашова Н. Б. Мезопористые кремнеземные материалы и их сорбционная способность по отношению к ионам вольфрама (VI) и молибдена (VI) // Неорганические материалы. 2019. Т. 55, № 11. С. 1213–1218.
18. Белозерова А. А., Печищева Н. В., Холманских И. А., Шуняев К. Ю. Сорбционное извлечение молибдена и вольфрама из растворов с использованием композита оксид марганца (IV) / Механоактивированный графит // Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 2. С. 28–32.
19. Роговин З. А., Шорыгина. Н. Н. Химия целлюлозы и ее спутников. – М.–Л. : Госхимиздат, 1953. – 679 с.
20. Wang Q. Q., He Z., Zhu Z., Zhang Y.-H. P. et al. Evaluations of cellulose accessibilities of lignocelluloses by solute exclusion and protein adsorption techniques // Biotechnology and Bioengineering. 2012. Vol. 109, № 2. P. 381–389.
21. Никифорова Т. Е., Козлов В. А., Модина Е. А. Сольватационно-координационный механизм сорбции ионов тяжелых металлов целлюлозосодержащим сорбентом из водных сред // Химия растительного сырья. 2010. № 4. С. 23–30.
22. Аутлов С. А., Базарнова Н. Г., Кушнир Е. Ю. Микрокристаллическая целлюлоза: структура, свойства и области применения (обзор) // Химия растительного сырья. 2013. № 3. С. 33–41.
23. Ершов Б. Г., Климентов А. С. Радиационная химия целлюлозы // Успехи химии. 1984. Т. 53, № 12. С. 2056–2077.
24. Wu J., He C. Advances in cellulose-based sorbents for extraction of pollutants in environmental samples // Chromatographia. 2019. Vol. 82. P. 1151–1169.
25. Земскова Л. А., Шевелева И. В. Модифицированные сорбционно-активные углеродные волокнистые материалы // Российский химический журнал. 2004. Т. XLVIII, № 5. С. 53–57.
26. Azzouz A., Kailasa S. K., Lee S. S., Rascón A. J. et al. Review of nanomaterials as sorbents in solid-phase extraction for environmental samples // TrAC Trends in Analytical Chemistry. 2018. Vol. 108. P. 347–369.
27. ГОСТ 1770–74. Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия. – Введ. 01.01.1976.
28. ГОСТ 29227–91. Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 1. Общие требования. – Введ. 01.01.1994.
29. ГОСТ 18289–78. Реактивы. Натрий вольфрамовокислый 2-водный. Технические условия. – Введ. 01.01.1980.
30. ГОСТ Р 52501–2005. Вода для лабораторного анализа. Технические условия. – Введ. 01.01.2007.
31. Чубенко Я. Б., Гузеев В. В., Молоков П. Б., Муслимова А. В. Применение целлюлозосодержащего композиционного материала для извлечения вольфрама из кислых растворов // Вестник Томского государственного университета. Химия. 2025. № 38. С. 31–44.