Влияние природы и концентрации электролита на физические параметры, химические и термические эффекты анодных микроразрядов

• Автор: Сырьева, Анна Викторовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Физико-химическая модель процессов, протекающих при воздействии анодных микроразрядов
1.1. Анодный микроразряд как один из видов электрических разрядов в жидкостях
1.2. Физические параметры анодных микроразрядов
1.3. Химические превращения веществ под воздействием микроразрядов
1.4. Термические эффекты микроразрядов
1.5. Применение анодных микроразрядов
Глава 2. Методика энергохимического исследования анодных микроразрядов
2.1. Экспериментальная установка для генерирования микроразрядов
2.2. Определение временных и пространственных характеристик анодного микроразряда
2.3. Исследование состава раствора электролита, обработанного микроразрядами
2.3.1. Определение ионов алюминия и титана
2.3.2. Определение пероксида водорода
2.3.3. Определение pH и удельной электропроводности
2.4. Исследование термических эффектов микроразрядов
2.5. Обработка анодными микроразрядами водно-солевых эмульсий пентадекана в присутствии эмульгатора
2.6. Исследование состава и свойств твердофазного продукта
Глава 3. Влияние различных факторов на пространственно-временные характеристики анодных микроразрядов
3.1. Средняя сила тока
3.2. Природа и концентрация электролита
3.3. Материал анода

Глава 4. Основные закономерности химического и термического воздействия анодных микроразрядов на водно-солевые системы
4.1. Накопление ионов алюминия и титана в растворе электролита
4.2. Образование пероксида водорода
4.3. Воздействие микроразрядов на удельную электропроводность и pH растворов
4.4. Разогрев раствора электролита
4.5. Образование твердофазного продукта при воздействии анодных микроразрядов на эмульсии пентадекана в присутствии эмульгатора
4.5.1. Некоторые закономерности образования эмульсий в растворах электролитов в присутствии эмульгатора
4.5.2. Основные факторы, влияющие на образование твердофазного продукта при воздействии микроразрядов на эмульсии
4.5.3. Состав и свойства твердофазного продукта
4.5.4. Применение твердофазного продукта в качестве модификатора
политетрафторэтилена I
Заключение
Выводы
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. В настоящее время интенсивно развивается теория электрических разрядов в жидкостях. Одним из них является анодный микроразряд, представляющий собой последовательное сочетание пробоя диэлектрической оксидной пленки на аноде из вентильного металла и тлеющего разряда в образующемся газовом пузырьке. Анодный микроразряд широко используют для получения различных покрытий. Те же микроразряды можно применять и для обработки жидкой фазы
(пробоподготовка в ходе химического анализа, очистка сточных вод от
органических примесей и др.). Воздействие анодного микроразряда на водные и спиртовые растворы электролитов, водно-солевые эмульсии углеводородов и другие системы уже было предметом физико-химических исследований (JI.T. Бугаенко, А.М. Сизиков, Е.Г. Вольф и др.), но влияние природы и
концентрации электролита на физические параметры и химические эффекты анодного микроразряда мало изучено. Такими эффектами являются накопление пероксида водорода и, в случае микроразряда в эмульсиях углеводородов, образование твердофазных продуктов конденсации. Данные продукты
образуются в результате выхода активных реакционноспособных частиц из плазменной зоны разряда в припузырьковую область. Практически не исследован другой химический эффект - выброс материала анода в раствор в результате пробоя оксидной пленки, не изучена кинетика накопления соответствующих ионов. В ходе микроразряда наблюдается также разогрев раствора электролита, но в литературе нет единого мнения о причинах этого явления, есть данные, что термические эффекты анодных микроразрядов связаны с протекающими химическими процессами. Исследование вышеперечисленных вопросов и установление взаимосвязи между составом электролита и физическими параметрами, химическими и термическими эффектами микроразрядов имеет большое значение не только для постепенно складывающейся теории анодного микроразряда, но и для его практического

Возможно, по этой причине во многих работах, посвященных получению анодно-искровых покрытий, используется охлаждение и интенсивное перемешивание.
1.5. Применение анодных микроразрядов
Основное применение анодного микроразряда - это получение покрытий на различных деталях. Уникальные свойства покрытий обусловлены соответствующим химическим и фазовым составом, а также морфологией образующихся пленок.
Так, анодно-искровые покрытия, полученные в силикатных растворах, в ряде случаев обладают более эффективным защитным действием по отношению к коррозионным средам, чем традиционные оксидные или эматаль-пленки [26]. Коррозионная стойкость покрытий, сформированных микроразрядами на алюминии в сернокислотном электролите, в три раза выше такого же показателя для пленок, полученных обычным анодированием [41]. Защитить таким способом можно не только металлы, но и графит [67]. Для возникновения и существования микроразрядов на графите на поверхность предварительно наносят либо диэлектрическую пленку из органических полимеров (клеи, лаки), либо мелкодисперсные порошки огнеупорных окислов.
В статье [68] был предложен способ защиты теплообменников от солеотложений. Искровое покрытие титанового теплообменника, полученное в фосфатном электролите, практически не влияя на теплопроводность стенок трубы, существенно снизило интенсивность солеотложения на поверхности. Дополнительная обработка оксидированного слоя политетрафторэтиленом с последующим отжигом существенно улучшило защитные свойства покрытия. Антинакипные свойства проверили также на испарительной установке, изготовленной ОАО «Калужский турбинный завод» и предназначенной для опреснения морской воды. Искровое оксидирование теплонагревательного элемента снизило накипеобразование на 10 % но сравнению с незащищенным ТЭНом, а наличие на покрытии полимерной пленки из ПТФЭ - на 86 %.