Физикохимия локализованных редокс-процессов на алюминии в растворах комплексов металлов

Физикохимия локализованных редокс-процессов на алюминии в растворах комплексов металлов

Автор: Дресвянников, Александр Федорович

Шифр специальности: 02.00.05

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2001

Место защиты: Казань

Количество страниц: 470 с. ил

Артикул: 2278409

Автор: Дресвянников, Александр Федорович

Стоимость: 250 руб.

Физикохимия локализованных редокс-процессов на алюминии в растворах комплексов металлов  Физикохимия локализованных редокс-процессов на алюминии в растворах комплексов металлов 

1.1 Современные представления об электрохимических коррозионных
процессах на пассивирующихся металлах
1.2 Реакционная способность алюминия в условиях осаждения металлов
1.2.1 Исходное состояние поверхности алюминия
1.2.2 Оксидные соединения алюминия
1.2.3 Образование естественных гидроксидных пленок на поверхности алюминия
1.2.4 Активирование алюминия в растворах
1.2.4.1 Влияние и температуры раствора на коррозионное поведение алюминия
1.2.4.2 Влияние анионов на реакционную способность алюминия
1.2.5 Реакционная способность дисперсного алюминия
1.2.5.1 Особенности окисления дисперсного алюминия в газовой фазе
1.2.5.2 Особенности окисления дисперсного алюминия в водных
растворах
1.3 Строение и свойства алюминатных растворов
1.4 Восстановление ионов металлов алюминием из водных растворов их соединений
1.4.1 Восстановление ионов металлов дисперсным алюминием
1.5 Кинетика и механизм контактного обмена
1.5.1 Побочные реакции, сопровождающие контактный обмен металлов
1.5.1.1 Влияние природы металла и состава раствора на скорость выделения водорода
1.5.1.2 Наводороживание осадков
1.5.1.3 ассивашя электроотрицательного компонента
1.6 Топохимический характер реакций на границе металл раствор
1.6.1 Кинетические уравнения процесса цементации металлов
1.7 Некоторые аспекты современной электрохимической кинетики в приложении к осаждению металлов
1.7.1 Влияние условий и кинетики процесса на состояние поверхности осаждаемого металла
Постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЫДЕЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ гп, 8п, РЬ ИЗ РАСТВОРОВ ИХ ГИДРОКСОКОМПЛЕКСОВ А АЛЮМИНИИ РАЗ ЮЙ ДИСПЕРСНОСТИ
2.1 Основные закономерности выделения цинка на компактном и
дисперсном алюминии
2.1.1 Математическое моделирование процесса контактного обмена цинка на алюминии
2.2 Основные закономерности выделения олова на компактном и
дисперсном алюминии
2.3 Основные закономерности выделения свинца на дисперсном алюминии
ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЫДЕЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ Сс1. Хп ИЗ РАСТВОРОВ АММИНОКОМПЛЕКСОВ НА А Л ЮМ И1 ШИ РАЗНОЙ ДИСПЕРНОСТИ
3.1 Основные закономерности выделения никеля на компактном и
дисперсном алюминии
3.2 Основные закономерности выделения кадмия на компактном и
дисперсном алюминии
3.3 Основные закономерности выделения цинка на компактном и дисперсном алюминии из аммиакатных растворов
3.4 Сравнительные характеристики редокс процессов ММ0 в растворах гидроксо и аммннокомплсксов па микрочастицах алюминия
ГЛАВА 4. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РЕДОКСГРОЦЕССА II 0 В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ СОЕДИНЕНИЙ ЖЕЛЕЗА НА АЛЮМИНИИ РАЗНОЙ ДИСПЕРСНОСТИ
4.1 Теоретические основы электрохимического восстановления ионов
железа
4.1.1 Электродные потенциалы и токи обмена железа в растворах его соединений
4.1.2 Потенциал нулевого заряда железа
4.1.3 Плотность тока обмена железного электрода
4.1.4 Окислительновосстановительные потенциалы железа
4.1.5 Причины высокого перенапряжения при восстановлении ионов
железа
4.2 Особенности взаимодействия металлического алюминия с растворами солей железа III
4.2.1 Поляризация разряда ионов железа и водорода
4.2.2 прика годно о слоя и наводороживание металла
4.2.3 Некоторые особенности рсдокс процесса III0 на алюминии
4.2.4 Структура и свойства электрохимически осажденного железа
ГЛАВА 5. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССОВ В 1Ы ЮМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОМ РЕАКТОРЕ С СУЩЕСТВЕННО ОТЛИЧАЮЩИМИСЯ РАЗМЕРАМИ ЭЛЕКТРОДОВ
5.1 Основные предпосылки интенсификации электролиза водных
растворов
5.2 Основные электрохимические методы очистки воды
5.2.1 Базовые физикохимические характеристики электродов и их выбор
5.2.2 Кинетика катодного выделения водорода при электрохимической обработке воды
5.2.3 Кинетика анодного растворения металлов при очистке воды
5.2.4 Влияние пассивации и адсорбции веществ на анодное растворение металлов
5.3 Влияние режима электролиза на физикохимические характеристики воды
5.4 Использование коаксиального бездиафрагменного электролизера для очистки воды от соединений железа
5.4.1.Химические соединения железа в природной воде и их электрохимическое поведение
5.4.2. Выбор растворимого электрода для очистки воды от соединений железа
5.4.3. Получение основных соединений алюминия в результате анодного растворения электрода
5.4.4 Влияние состава воды на анодный выход металла по току
5.4.5 Пассивация алюминия в процессе анодного растворения
5.5 Динамика удаления железа из природной воды
ГЛАВА 6 ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ. РАЗМЕРОВ, ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И КРИВИЗНЫ ПОВЕРХНОСТИ ЭЛЕКТРОДА НА ЕГО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ
6.1 О возможных причинах особых свойств высокодисперсных металлов
6.2 Влияние размеров и формы электродов на электролиз без выделения металла на катоде
6.3 Некоторые аспекты элекфохимической активности суспендированных алюминиевых частиц и узкоцилиндрического электрода коаксиальной
ячейки
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
Список УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
1. ДА дисперсный алюминий
2. одэ отрицательный дифференцэффект
3. СМИ субмикронные порошки
4. пэс поверхностное электронное состояние
5. мдп металлдиэлектрикполу проводник
6. двэ дисковый вращающийся электрод
7. КБЭ коаксиальный бездиафрагменный электролизер
8. ЭК электрокоагулятор
9. дэ диафрагменный электролизер
. свс самораспространяющийся высокотемпературный синтез
. ГЭС тепловая электростанция
. АЭС атомная электростанция
. ПАВ поверхностноактивные вещества
. одэ отрицательный дифференцэффект
. РФА рентгенофлуоресцентный анализ
. ЭДГА этилендиаминтетраацетат натрия двузамещенный
. ОЖ общая жесткость
. КЖ карбонатная жесткость
. ПР произведение растворимости
. дэс двойной электрический слой
. ОРТА оксиднорутениевый титановый анод
. икс инфракрасная спектроскопия
. КР комбинационное рассеяние
. ЯМР ядерный магнитный резонанс
. Л КАО линейная комбинация атомных орбиталей метод
. ПК поляризационные кривые
. ВТ выход по току
. ФП функционалов плотности метод
. у1 потенциал диффузной части ДЭС
. х.с.э. хлоридсерсбряный электрод сравнения
. 0 плотность ток обмена, Ам
. к. плотность тока катода. Ам
. пр плотность тока переноса, Ам
. п нормальная к поверхности составляющая плотности тока
. ДИф плотность диффузионного тока, Ам
. а0 плотность диффузионного тока, зависящего от времени, Ам
. а катодный коэффициент переноса
. р анодный коэффициент переноса
. диффузионный поток
. а диэлектрическая проницаемость, Фм
. о диэлектрическая проницаемость вакуума 8,9 Фм
. г перенапряжение, мВ
. электрон и нетический потенциал, В
. химический потенциал, Джмоль
. Е элекгродный потенциал, В
. к константа скорости химической реакции, с1 с1 см
. Кх коэффициент массоперсдачи
. р коэффициент переноса
. IV работа, Дж
. И электрическое сопротивление, Ом
. универсальная газовая постоянная 8,4 ДжК моль
. Т абсолютная температура, К
. время, с мин.
. число Фарадея 5 Клмоль
. т масса, г
. ц, общее количество растворяющегося алюминия
. Зчтс поток вещества
. доля площади, приходящаяся на катодные участки поверхности
. доля площади, приходящаяся на анодные участки поверхности
. Ме металл
. М, металлцементатор
. м2 осаждаемый металл
. а. Ь коэффициенты уравнения Тафеля
. а, Ь кинетические параметры гетерогенного процесса
. В коэффициент пропорциональности в уравнении Кермана
. 1ГН относительная интенсивность линий на дифрактограммах,
. 1 межплоскостное расстояние, А
. г температура в градусах Цельсия, С
. X время, с
. Т абсолютная температура, К
. т масса, г
. Я электрохимический эквивалент, гА час
. угол Брэгга, г рад.
. Ьк1 индексы кристаллографических направлений
. 9 время выделения фиксированного и т.д. количества мс
. вон заполнение поверхности хемосорбировамными ОНионами
. фактор неоднородности при адсорбции
. Рря константа устойчивости комплексов
. р фактор симметрии
. X величина, обратная радиусу ионной атмосферы, м
. Г адсорбция, поверхностный избыток Гиббса, мольм
. Кнабл наблюдаемая константа скорости реакции, с
. Со исходная концентрация, мольл
. С текущая концентрация, мольл
. м молярная концентрация
. С2о исходная концентрация ионов вытесняемого металла
. С2 текущая концентрация вытесняемого металла
. н нормальная концентрация, мольл
. 0 свободная энергия Гиббса, Джмоль
. Н энтальпия, Джмоль
. 8 энтропия, ДжКМОЛЬ
. о поверхностное натяжение,
. На энергия активации, кДжмоль
. п число электронов, переносимых в реакции
. п количество вещества, моль
. 0 скорость вращения ДВЭ, радмин.
. V кинематическая вязкость, м2с
. а степень выделения,
. X степень превращения
0. б толщина диффузионного слоя, см
1. Ь толщина слоя осадка, мкм
2. Р удельное сопротивление, Смсм
3. С концентрация ионов вытесняющего металла, мольл
4. с2 концентрация ионов вытесняемого металла, мольл
5. число зародышей на поверхности электрода
6. л, атомная масса, гмоль
7. К кинетический коэффициент для данного потенциала, мольм2с
8. к число кристаллов в сплошном слое
9. К0 число зародышей
0. 1 толщина поверхностной пленки, мкм
1. 1 длина электролизера или его электродов, см
2. V объем, м
3. Ре число еклс
4. Ке исло Рс й Iюл ьдса
5. 8с число Шмитта
6. 8Ь число 1.ервуда
7. вг число Грасгофа
8. Р плотность, гсм
9. ускорение силы тяжести, смс
0. г радиусвектор
1. Го радиус центрального цилиндрического электрода, см
2. Л0 радиус, зависящий от времени
3. 5 площадь электрода, см
4. площадь анода, см
5. площадь катода, см
6. X длина волны электромагнитного излучения, нм
7. 0 аналитический угол РФА
8. X удельная электропроводимость, Смм
9. А оператор Лапласа
0. о функция Бесселя
1. Ко функция Бесселя
2. о коэффициент диффузии, м2с
3. А, коэффициенты диффузии окислителя или восстановителя, см2с
4. ОгА концентрация, зависящая от расстояния и времени
5. Рт коэффициент продольного перемешивания, см2с
6. Ук скорость конвективного потока, см2с
7. У, скорость газовыделения с единицы поверхности, см с
8. к коэффициент пропорциональности
9. Р число возможных ориентаций зародышей кристаллов
0. ег интеграл ошибок интеграл вероятности 1 аусса
ВВЕДЕНИЕ


Резкое увеличение скорости растворения при снижении до наблюдается в плавиковой и фосфорной кислотах, при этом потенциал алюминия, по данным 4, в растворе плавиковой кислоты 2 мольл достигает значения 1. В меньшей степени увеличивается скорость растворения алюминия при 3 в соляной, азотной и серной кислотах . Отмечается также ингибирующее действие некоторых анионов. Так, увеличение концентрации кислоты, анионы которой обладают окислительным действием, может приводить к увеличению стойкости алюминия и его сплавов 5. Азотная кислота при концентрации выше практически не действует на алюминий изза образования на его поверхности оксидной пленки . Основываясь на потенциометрических исследованиях в кислой среде, Хейман отмечает, что анион самый важный фактор в растворении оксидной пленки на алюминии . Этот вывод согласуется с результатами работ 3,6,7. Сог ласно диаграмме потенциал температура, полученной Лоусоном , область существования стабильных оксидных пленок с повышением температуры сужается и сдвигается к низким значениям . Экспериментальные данные 3 показывают. Проведено большое количество исследований, в которых рассматриваются различные аспекты анионного состава растворов на реакционную способность металлов . Детальные представления о роли анионов в процессах раст ворения и пассивации металлов, учитывающие процессы адсорбции и комплексообразования, созданы школой Я. М.Колотыркина. Согласно 0, анализ системы МеНгОНОП не деет возможности объяснить вес основные закономерности коррозионного и электрохимического поведения металлов в водных растворах. Анионы и молекулы, адсорбируясь на поверхности металла, образуют комплексы с поверхностными атомами металлов или оксидами. Прочность связи и реакционная способность таких комплексов предопределяет гии процесса растворения и его скорость. Адсорбированная частица может ускорять переход атомов металла в раствор при соблюдении двух условий необходимо, чтобы, с одной стороны, она была связана с атомами поверхности металла, а с другой она должна оставаться хорошо связанной и с раствором. При несоблюдении второго условия, что характерно для очень прочной связи с металлом, частица утрачивает связь с раствором и остается на поверхност и металла. Кинетическим эффектом в таком случае, будет торможение растворения. Согласно 2, в этом, повидимому, состоит разница между стимулирующей и ингибирующей адсорбцией. Отмечается 3,4. ОН, также могут быть донорами пассивирующего кислорода Аналогичный пассивирующий эффект могут вызывать анионы и не содержащие кислорода, прежде всего те, которые образуют с металлом прочные и труднорастворимые соединения. Адсорбция анионов, катализирующих растворение будет возрастать с увеличением анодной поляризации, но одновременно может развиваться конкурирующий процесс взаимодействия с водой, в результате которого анионы могут вытесняться, а металлпассивироваться. Отличительной особенностью легко пассивирующихся металлов является то, что их растворение идет через промежуточную стадию образования и разрушения пассивирующейся пленки, в котором могут принимать участие анионы. Предполагается, что разрушение пассивирующих пленок происходит как в результате адсорбционного вытеснения активирующими ионами, так и растворения под действием комплексообразования, например, фтороводородной кислотой 4. В.А. Я.М. Колотыркин, исследуя растворение циркония во фтороводородной кислоте, показали, что эту реакцию можно представить в виде двух последовательных процессов 4. Ъх 2Н Ъх 2Н2 1. Н ЪОг 4Н 4е 1. Н 4е 2Н2 1. НР 2гРпОН4. Следовательно, переход циркония в раствор оказывается вторичной реакцией, связанной не с окислением металла, а с химическим растворением продуктов окисления. Второй процесс протекает с диффузионным ограничением и скорость всей реакции в целом определяется стадией доставки фторида к электроду. Механизм коррозии, основанный па быстром окислении металла и медленном растворении продуктов окисления, предложен Г. Г.Коссым, В. VI Новаковским и Я. М.Колотыркиным для титана в растворах, содержащих фторид ионы 5. Авторы учитывают возможность проникновения этих ионов в оксидную пленку и ее разрушение, что способствует ионизации металла.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.191, запросов: 121