Изучение термоактивируемых процессов экстракции CO₂ из карбонатных апатитов с использованием газовой хроматографии

Abstract

Изучение карбоната в структуре карбонат-содержащих апатитов (КГА) является актуальным вопросом, поскольку подобные системы наиболее точно описывают природные апатиты костной ткани млекопитающих. В работе был проведен поиск вариантов синтеза карбонат-содержащих апатитов, при котором осуществляется наилучшее встраивание карбонат-ионов в структуру апатита. Изучение температурного поведения карбонатной группы в апатитах разного происхождения способствует пониманию их структурной и функциональной роли в тех или иных биологически значимых апатитных материалах. Самостоятельный интерес представляет термическое выделение и накапливание CO₂ из биогенных и геологических апатитов для последующего изотопного анализа углерода с применением ускорительной масс-спектрометрии. Для исследования температурного поведения карбоната в работе применялись рентгеновская дифракция, инфракрасная спектроскопия и электронная микроскопия, а также предложенный нами метод газовой хроматографии с термопрограммируемой экстракцией пробы. Данный метод позволяет определить концентрацию CO2, выделившегося из структуры КГА во время отжига. Анализ полученных образцов показал определенные изменения в структуре карбонат- содержащих апатитов, которые варьировались в зависимости от вариантов синтеза.

The study of carbonate in the structure of carbonate-containing apatites (CCA) is an actual problem due to the similarity of such systems to natural apatites of mammalian bone tissue. The search of the optimal synthesis procedures was also carried out in order to obtain carbonate apatites with the highest rate of carbonate ions incorporation into the apatite structure. The analysis of carbonate-group temperature behavior in apatites of various origin helps to understand their structural and functional roles in biologically relevant apatite materials. The thermal extraction and accumulation of CO2 from biogenic and geological apatites is also of interest for the further carbon isotope analysis with accelerating mass-spectrometry. X-ray diffraction analysis, infrared spectroscopy and scanning electron microscopy as well as self-proposed gas chromatography method with thermo-programmed probe extraction were used for carbonate temperature behavior study. This new method allows determining CO₂ concentration released from CCA during annealing. The defined changes in carbonate apatite structure depending on synthesis procedure were observed.