LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Хімічні науки → Самопоширююча взаємодія супероксида і пероксида натрію з сульфатами деяких s-, p-, d- металів

d- металів обмінна реакція

Mez(z-1)(SO4)(2z-3) + Na2O2 Mez(z-1)O(2z-3) + Na2SO4 + O2

здійснюється за участю проміжних комплексних сполук:

Mez(z-1)(SO4)(2z-3) + Na2O2 Na(4-z)Mez(SO4)2 + MenOm + O2

Na(4-z)Mez(SO4)2 + Na2O2 Na2SO4 + MenOm + O2,

У результаті зменшення відстані між іонами O2- і Mez+ (з утворенням оксиду), кристалізації Na2SO4 та утворення з атомів молекули кисню виділяється тепло, що забезпечує процес СПВ.

Запропоновано наукові принципи адекватного математичного опису результатів термічного аналізу і СПВ у вигляді детермінованих моделей, що дозволяють, на основі термодинамічних, кінетичних та теплофізичних параметрів, розраховувати послідовність і температурні інтервали перетворень, швидкість і межі здійснення СПВ, у залежності від співвідношення компонентів і зовнішніх чинників.

Визначено кінетичні характеристики вивчених реакцій СПВ.

Запропоновано принципи прогнозування здійснення СПВ і оцінки кінетичних параметрів як для пероксидно – сульфатних, так і для інших пероксидно – сольових систем. Показано, що швидкість СПВ повинна збільшуватися з ростом тепловиділення суміші і валентності катіона солі, і зменшуватися з ростом квадрата радіуса катіона і термічної стабільності солі.

Практичне значення одержаних результатів. Одержані у роботі дані стосовно швидкості, складу продуктів, нижнім і верхнім межам здійснення СПВ Na2O2 (NaO2) із сульфатами можуть бути основою при створенні або удосконаленні кисень - генеруючих і регенеруючих повітря сумішей. Запропоновані реакції і моделі, що їх описують, можуть служити обгрунтуванням технологічних режимів одержання оксидів металів із високо термічно стабільних солей у режимі СПВ. Встановлені кореляції між фізико-хімічними властивостями солі, складом продуктів реакцій і швидкістю СПВ мають ключове значення для прогнозування можливості реалізації СПВ у пероксидно - сольових системах і подальшого розвитку теорії і практики процесів СПВ.

Положення, які виносяться на захист:

  • послідовність перетворень під час динамічного нагріву у сумішах NaO2, Na2O2 – Mez(z-1)(SO4)(2z-3), Na(4 z)Mez(SO4)2 в умовах ТА і СПВ;

  • математичні моделі ТА і СПВ, що дозволяють описати послідовність і температурні інтервали перетворень, швидкість СПВ і прогнозувати межі їх здійснення в залежності від співвідношення компонентів і зовнішніх умов;

  • методика розрахунку і розраховані кінетичні характеристики СПВ у пероксидно - сульфатних системах;

  • взаємозв'язок тепловиділення композиції, температури СПВ, радіусу катіону, термічної стабільності солі, із кінетичними параметрами і швидкістю СПВ.

Публікації та апробація роботи. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 14 наукових публікацій із них 7 статей у наукових журналах, рекомендованих ВАК України. Основні результати і окремі питання дисертаційної роботи були представлені, обговорені і отримали позитивну оцінку на:

  • Міжнародній науково-технічній конференції "Актуальні проблеми фундаментальних наук" (м. Москва, МДУ, 1991 р.).

  • VI, VIII, IX, X Всеукраїнській науковій конференції аспірантів і студентів "Охорона навколишнього середовища і раціональне використання природних ресурсів" (м. Донецьк, ДонДТУ, 1996, 1998, 1999, 2000 р.).

  • Міжнародній науковій конференції "Хімія та хімічна технологія" (м. Дніпропетровськ, УДХТУ, 2000 р.).

Особистий внесок здобувача. Усі експериментальні дані, що використані у дисертаційній роботі і публікаціях [1-14], їх обробка, аналіз та інтерпретація, одержані безпосередньо автором. Обговорення результатів проводилось автором спільно з науковим керівником доц. Шаповаловим В.В.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація викладена на 196 сторінках, на яких розташовано 68 рисунків і 55 таблиць. Дисертація складається з вступу, 6 розділів (аналітичного огляду літератури, експериментально-методичної частини, результатів і їх обговорення), висновків, списку 239 використаних літературних джерел і 4 додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступній частині розглянуті основні області застосування пероксидних сполук, зокрема, їх використання як регенераторів кисню повітря та джерела хімічно зв'язаного кисню. При створенні або удосконаленні складу кисень - генеруючих сумішей, актуальною є задача прогнозування шляху хімічних перетворень у пероксидно - сольових системах, які здатні протікати у режимі СПВ. Далі у вступі обгрунтовується актуальність теми, викладається мета і задачі дисертаційної роботи, сформульована наукова новизна отриманих результатів.

У першому розділі проведено огляд літературних даних щодо відомих фізико-хімічних властивостей, експериментальних досліджень термічного розкладання NaO2 і Na2O2 у широкому інтервалі температур. Відзначено, що пероксидні сполуки натрію мають високу окислювальну і реакційну спроможність. Розглянуті особливості хімічних перетворень NaO2 і Na2O2 з простими речовинами, оксидами, солями і причини інтересу дослідників до цього класу реакцій. Найбільш поширеним є застосування пероксидних сполук як компонентів сумішей, уживаних для одержання кисню і регенерації повітря. Дуже активні пероксидні композиції відносно вологи та оксидів вуглецю, сірки та азоту одержують, використовуючи в якості активаторів солі (сульфати, хлорати, фосфати та ін.) і оксиди деяких металів.

Аналіз численної експериментальної інформації показав, що більшість процесів протікає достатньо інтенсивно і може бути реалізовано в режимі СПВ. Розглянуті літературні дані про хімічні реакції, що протікають в режимі СПВ, математичний опис цих процесів і методи аналізу, отримуваних моделей.

У зв'язку з проблемою одержання кисню найбільш докладно вивчені самопоширюючі реакції NaO2 і Na2O2 із хлоратами і перхлоратами деяких металів. Задача зводиться до пошуку композицій і умов перетворень, що зможуть забезпечити протікання СПВ і усунення побічних процесів, що викликають забруднення кисню. При цьому залишаються актуальними питання визначення кінетичних характеристик, математичного опису і закономірностей СПВ у пероксидно - сольових системах.

Висока термічна стабільність сульфат - іона в порівнянні з перхлорат- і хлорат- іонами, що усуває протікання побічних процесів, дозволяє вивчити вплив різноманітних чинників на швидкість процесу СПВ.

У другому розділі наведені інструментальні методи дослідження індивідуальних вихідних компонентів (NaO2, Na2O2 та сульфати металів) їх сумішей і продуктів перетворень: хімічний аналіз; термічний аналіз, виконано на установці з автоматичним записом кривих ДТА і ТГ, основним робочим вузлом якої була стандартна піч пірометра М.С. Курнакова; рентгенофазовий аналіз зразків під плівкою з рентгеноаморфного полістиролу товщиною 10 мкм, виконано