LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Хімічні науки → Редиспергування порошків карбонатів металів та структурні особливості їх седиментаційних осадів

структура.



АННОТАЦИЯ

Мороз И.А. Редиспергирование порошков карбонатов металлов и структурные особенности их седиментационных осадков. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.11 – коллоидная химия. Институт биоколлоидной химии им. Ф.Д. Овчаренко НАН Украины, г. Киев, 2008.

В этой работе обсуждены результаты исследований редиспергирования основных карбонатов меди и никеля, а также карбонатов марганца и кобальта в жидкостях разной химической природы, влияния на редиспергирование, агрегативную устойчивость и топологическую структуру поверхностно-активных веществ и рН среды. Проведено анализ топологической структуры седиментационных осадков суспензий карбонатов металлов и установлено связь между редиспергированием, агрегативной устойчивостю и формирование пространственной структуры дисперсных систем.

Впервые показано, что агрегативно-седиментационная устойчивость суспензий карбонатов металлов зависит от редиспергирования порошков, в котором различают два последовательных процесса: первый – растекание жидкости по поверхности частиц путем передвижения в открытых полидисперсных порах и второй – проникновение жидкости в закрытые области воздуха. Обоснована роль каждого из этих процессов в разрушении агрегатов первичных частиц во время приготовления суспензий и показаны их противоречивые последствия, которые предопределяют конечную степень редиспергирования. В ряду сред: изобутиловый спирт→изопропиловый спирт→1,4-диоксан→вода перемещение жидкости в открытых полидисперсных порах не способствует редиспергированию, а проникновение жидкости в закрытые области воздуха наоборот способствует ему и совокупное действие этих двоих факторов обеспечивает наилучшее редиспергирование порошка (СuOH)2CO3 в воде, а других порошков MnCO3, (NiOH)2CO3 и СoCO3 в 1,4-диоксане.

Установлено, что влияние всех ПАВ (TRITON X-100, ATLAS G-3300 и HYAMINE 1622) на редиспергировательную способность среды в обоих последовательных процессах редиспергирования: перемещения жидкости в открытых порах и ее проникновение в закрытые области воздуха – зависит от дисперсности порошков (размеров пор, которые существуют в них): совокупное влияние ПАВ на степень редиспергирования грубодисперсных порошков (CuOH)2CO3 та MnCO3 есть значительно существеннее в сравнении с тонкодисперсными порошками (NiOH)2CO3 и CoCO3. Показано, что адсорбция ПАВ на дисперсных частицах может способствовать стабилизации суспензий при высоких концентрациях ионогенных ПАВ для порошков (CuOH)2CO3, (NiOH)2CO3 и CoCO3, понижать степень редиспергирования частиц в сравнении с водой при низких концентрациях ионогенных ПАВ для порошков (NiOH)2CO3 и CoCO3 и для ATLAS G-3300 и TRITON X-100 для порошка MnCO3.

Показано, что результаты седиментационного анализа отображают как редиспергировательную способность среды, так и развитие агрегативных процессов во время проведения анализа. За отношением времени седиментации частиц к времени полукоагуляции по Смолуховскому установлено, что для агрегативно нестабильных суспензий наибольшее влияние на развитие коагуляционных процессов и конечный размер агрегатов частиц имеет размер частиц, которые сформированы во время редиспергирования порошков.

На основе модельных исследований пространственной структуры одиночных сферических частиц впервые установлено, что в случае частиц одного размера в окружении выбранной частицы пребывают в среднем 10,80,6 частиц, из них 5,90,3 имеют непосредственный контакт, а 4,90,3 разделены прослойкой воздуха толщиной около одной десятой радиуса частиц. Найдено, что пространственные структуры, сформированные из частиц порошков карбонатов, являются неоднородными и средняя плотность укладки частиц определяется первичной плотностью укладки частиц в не полностью разрушенных агрегатах (ядрах), которые формируются во время редиспергирования порошков в жидкостях, и вторичной плотностью укладки этих ядер во время формирования осадков. Показано, что увеличение степени дисперсности частиц способствует формированию менее плотных и более неоднородных пространственных структур.

Ключевые слова: карбонаты металлов, поверхностно-активные вещества, рН среды, редиспергирование, пространственная структура.



SUMMARY

Moroz I.A.Re-dispersion of metal carbonate powders and structural features of their sedimental precipitations – Manuscript.

The thesis on the competition for scientific degree of Candidate of Sciences (chemistry) on the speciality 02.00.11 – Colloid Chemistry. – F.D. Ovcharenko Institute of Biocolloidal Chemistry of National Academy of Science of Ukraine, Kyiv, 2008.

The thesis analyzes the results of the investigation of the re-dispersion of metal carbonate powders in liquids of various chemical nature (water, 1,4-dioxane, isopropyl alcohol, isobutyl alcohol), in surfactant solutions (TRITON X-100, ATLAS G-3300 and HYAMINE 1622), in water with pH range from 5,7 to 11,0 and its effect on the aggregation stability and topological structure of the dispersions of copper and nickel basic carbonates and manganese and cobalt carbonates.

It was shown for the first time that the aggregation and sedimentation stability of the suspensions of investigated metal carbonates depends on the degree of powder re-dispersion in which two consecutive processes are distinguished: the first, spreading of a liquid on the particle surface through open polydisperse pores, and the second, seeping of a liquid into closed pores. The role of each process in the destruction of the primary particle aggregates during the preparation of the suspensions was discussed, and conflicting effects were shown that result in the eventual re-dispersion degree. It was established that the effect of investigated surfactants on the re-dispersion ability of the medium depends on the powder dispersity (the size of pores that exist in powders). It was found that the spatial structures formed by the particles of the powders of investigated carbonates are non-uniform, and that the average particle packing density depends of the primary and the secondary density of their packing.

Keywords: metal carbonates, surfactants, pH of the medium, re-dispersion, spatial structure