LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Хімічні науки → Синтез і властивості інтеркалатів каолініту з карбамідом і хлоридом амонію

каолініт-карбамід і каолініт-хлорид амонію, завдяки якому в порівнянні з гідротермальним та іншими рідиннофазними досягнуто найбільшої ефективності процесу внаслідок його технологічного вдосконалення при значній економії енергоресурсів.

Важливість інтеркаляції каолініту визначається підвищенням його реакційної здатності, а також у великих можливостях регулювання не тільки ступеня інтеркаляції, але й більшості фізико-хімічних властивостей мінералу на макро- і мікрорівнях (термічних, кислотно-основних, адсорбційних, каталітичних та ін.).

Інтеркаляційну активацію каолініту карбамідом, яка значно підвищує ефективність одержання алюмокремнійфосфатних клеїв, можна запропонувати для виготовлення керамічних мас, вогнетривів.

Результати роботи поглиблюють уявлення про можливості інтеркаляції каолініту. Доведено, що каолініт впливає на склад продуктів термолізу інтеркальованого карбаміду, що може мати значення в гетерогенному каталізі.

Апробація роботи. Основні результати роботи доповідались на V і Vl наукових конференціях ІКХХВ НАН України (Київ, 1983 і 1984 р.р відповідно), міжнародній конференції "Biocolloid-95" (Київ, червень 20-22, 1995).

Публікації. Захищений а. с. 1202226 СССР, МКИ СО 4В 33/04, №3686327/33. Держреєстр. 01.09.85 "Способ получения интеркалированного каолинита". По матеріалам дисертації опубліковано 16 статей та 2 тез доповідей національних і міжнародних конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 160 сторінках машинописного тексту. Вона складається з вступу, огляду літератури за темою дисертації (розділ 1), експериментально-методичної частини (розділ 2), досліджень синтезу та властивостей інтеркалатів каолініт-карбамід (розділ 3), досліджень синтезу та властивостей інтеркалатів каолініт-хлорид амонію (розділ 4), оцінки науково-практичного значення інтеркаляції каолініту (розділ 5), висновків, списку використаних літературних джерел, що містить 172 найменування праць вітчизняних та зарубіжних авторів. Матеріали дисертації ілюстровані 23 рисунками та 11 таблицями.

Особистий внесок дисертанта. Дисертант брав активну участь у поста- новці задач досліджень та формуванні теми дисертаційної роботи. Самостійно проведено пошук і обробку літературних джерел за проблемою роботи, синтезовано двома способами в різних умовах інтеркалати каолініту, досліджено їх властивості з наступною обробкою та аналізом результатів. Узагальнення експериментальних даних здійснені дисертантом спільно з науковим керівником у наукових статтях і тезах доповідей.


ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. ФІЗИКО-ХІМІЧНІ І МІНЕРАЛОГІЧНІ АСПЕКТИ ІНТЕРКАЛЯЦІї КАОЛІНІТУ

Огляд літератури присвячений загальним відомостям про шаруваті сполуки включення (інтеркалати). Наведені порівняльні характеристики представників групи кандитів, головним різновидом яких є каолініт. Висвітлені теоретичні розробки можливого механізму інтеркаляції каолініту, а також сильний вплив на неї наступних факторів: способу синтезу, кристалохімічних особливостей структури мінералу, природи і властивостей інтеркалантів, природи дисперсійного середовища. Розглянуті та проаналізовані недоліки традиційних рідиннофазних способів інтеркаляції, що визначили необхідність подальшоїтеоретичної і експериментальної роботи по удосконаленню синтезу інтеркалатів каолініту.


2. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-МЕТОДИЧНА ЧАСТИНА

Об'єкт дослідження - пряма інтеркаляція в каолініт карбаміду і хлориду амонію удосконаленим гідротермальним та високоефективним твердофазним способами.

Для синтезу інтеркалатів каолініт-карбамід (КМ) і каолініт-хлорид амонію (КАХ) в якості матриці використовували глуховецький каолініт марок КН-77 та П-2 мокрого і сухого промислового збагачення відповідно.

Інтеркалантами - адуктами були азотвмісні сполуки різної природи:

1. СО(NH2)2 (карбамід) - полярна органічна сполука, раніше відома як інтеркалант;

2. NH4Cl (хлорид амонію) - іонна неорганічна сполука, вперше використана нами для інтеркаляції каолініту.

Iнтеркалати каолініту з карбамідом і хлоридсм амонію одержували гідротермальним та твердофазним способами. Гідротермальний синтез інтеркалатів проводили в герметичних сталевих ємностях, футерованих фторопластом при тиску 0,4-0,8 МПа і змінних температурах (Т) та тривалостях (t) процесу.

Твердофазна інтеркаляція полягала в здійсненні попередніх механічної активації і гомогенізації в механічній ступці або кульовому млині повітряно-сухих сумішей каолініту з інтеркалантами різного складу та наступною їх термообробкою при відповідних параметрах температури та тривалості процесу.

Рентгенографічні дослідження продуктів синтезу проводили на установці ДРОН-УМ1 (Сu-випромінювання з Ni-фільтром). Ступінь інтеркаляції каолініту визначали загальноприйнятим рентгенівським методом по співвідношенню інтегральних інтенсивностей базальних рефлексів інтеркалату і вихідного мінералу, а саме:

I001інт

a = ———————————

I001каол + I001інт

Особливості структур інтеркалатів вивчали з допомогою методу ІЧ спектроскопії на спектрофотометрі Specord IR-75 в діапазоні 4000-400 см-1 (таблетування з KBr, концентрація зразка 1%).

Комплексний термічний аналіз інтеркалатів здійснювали на дериватографі ОД-102 при швидкості нагріву 10 К/хв.

Зміни об'єму при спіканні спресованих зразків інтеркалатів, а також значення коефіцієнта їх лінійного розширення b визначали на кварцовому дилатометрі з індукційним датчиком та автоматичною реєстрацією кривих нагріву - охолодження з допомогою потенціометра ПДС-021. Швидкість нагріву регулювали в межах 1-15 К/хв.

Мас-спектри одержували на хроматомас-спектрометрі Р 10-10 фірми "Нермаг" (Франція), обладнаному системою прямого вводу зразка і програмованого нагріву. Зйомку спектрів проводили при безперервному нагріванні в інтервалі 308-713 К зі швидкістю 1o/c. Продукти деструкції іонізували електронним ударом при струмі електронів 0,1 А. Мас-спектри іонів сканували в діапазоні 12-350 атомних одиниць маси (а.о.м.).

На віскозиметрі РЕОТЕСТ-2 вивчали реологічну поведінку водних суспензій інтеркалатів каолініт-карбамід.

Кислотно-основні властивості інтеркальованого каолініту досліджували методом потенціометричного титрування на іономірі ЕВ-74.

З допомогою мікрокалориметра Кальве (модель Standard) встановлювали та аналізували теплові ефекти взаємодії інтеркалатів з водою.

Для дослідження впливу кристалохімічної природи мінералу на інтеркаляцію визначали залежність a каолінітів різних родовищ від індексу кристалічності Хінклі, А (табл. 1). Залежність a каолінітів від властивостей CO(NH2)2 і NH4Cl- інтеркалантів різної природи також пояснює табл.1.

Таблиця 1

Вплив мінералу та інтеркаланту на ступінь інтеркаляції каолініту.



Ступінь інтеркаляції каолініту при молярному співвідношенні n інтеркалант:мінерал

Родовище

А

n, КМ

n,