Разработка технологии получения функциональных сорбентов на основе TiO2

• Автор: Смирнова, Валентина Владимировна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 199 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 НЕОРГАНИЧЕСКИЕ СОРБЕНТЫ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ОЧИСТКЕ ВОДЫ

1.1 Фильтрующе-сорбирующие материалы

1.2 Диоксид титана

1.3 Активирование поверхности диоксида титана

1.3.1 Обработка ультразвуком

1.3.2 Воздействие постоянного электрического поля

1.3.3 Влияние ультрафиолетового облучения

1.4 Обоснование цели и задач исследований

ГЛАВА 2 МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Рентгенофазовый анализ исходного и модифицированного диоксида титана
2.2 Инфракрасная спектроскопия
2.3 Дифференциальный термический анализ
2.4 Электронная микроскопия
2.5 Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
2.6 Измерение водородного показателя растворов
2.7 Ультразвуковая обработка образцов диоксида титана
2.8 Облучение ультрафиолетовым излучением
2.9 Методика обработки постоянным электрическим полем
2.10 Анализ содержания примесей катионов металлов (Бе+2, Мп+2, №+2)
2.11 Определение содержания примесей хлорид-ионов
2.12 Анализ содержания органических веществ в воде (на примере фенола)..
2.13 Методика адсорбции ионов из растворов
2.14 Выбор метода получения исходного диоксида титана
2.15 Синтез и свойства диоксида титана
2.16 Структурно-методологическая схема работы

2.17 Выводы по главе 2
ГЛАВА 3 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ НА ПОВЕРХНОСТИ ДИОКСИДА ТИТАНА ПРИ ЕГО ПОЛУЧЕНИИ И АКТИВИРОВАНИИ
3.1 Процессы получения диоксида титана в условиях гидролиза тетрахлорида титана
3.2 Активирование поверхности диоксида титана воздействием ультразвука.
3.3 Активирование поверхности диоксида титана постоянным электрическим полем
3.3.1 Процессы, протекающие на поверхности диоксида титана в водной среде
3.3.2 Процессы активирования поверхности диоксида титана в среде хлорида натрия
3.3.3 Активирование поверхности диоксида титана ультразвуком и постоянным электрическим полем в щелочной среде
3.3.4 Активирование поверхности диоксида титана в кислой среде
3.4 Выводы по главе
ГЛАВА 4 СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА АКТИВИРОВАННОГО ДИОКСИДА ТИТАНА ПО ОТНОШЕНИЮ К КАТИОНАМ, АНИОНАМ И ОРГАНИЧЕСКИМ ВЕЩЕСТВАМ
4.1 Механизм перезарядки поверхности диоксида титана в процессе ее активирования постоянным электрическим полем
4.1.1 Перезарядка поверхности диоксида титана при ее активировании в дистиллированной воде
4.1.2 Процессы перезарядки поверхности частиц диоксида титана при обработке в среде хлорида натрия
4.1.3 Формирование центров адсорбции на поверхности диоксида титана при перезарядке в щелочной среде
4.1.4 Процессы перезарядки поверхности частиц диоксида титана в кислой среде
4.2 Сорбция катионов металлов и хлорид-ионов на поверхности образцов модифицированного диоксида титана
4.2.1 Адсорбция примесей катионов металлов и хлорид-ионов из их модельных растворов с помощью диоксида титана, активированного в дистиллированной воде
4.2.2 Сорбционные свойства диоксида титана, модифицированного в водном растворе хлорида натрия, по отношению к катионам и анионам .

4.2.3 Сорбционные свойства диоксида титана, активированного в водном растворе гидроксида натрия, по отношению к катионам и анионам
4.2.4 Сорбция катионов двухзарядных металлов и хлорид-ионов с использованием диоксида титана, активированного в кислой среде
4.3 Сорбционная емкость активированного диоксида титана по отношению к водорастворимым органическим примесям на примере фенола
4.4 Механизм сорбции катионов и анионов на поверхности диоксида титана, активированного ультразвуком и постоянным электрическим полем в средах различных электролитов
4.5 Выбор условий получения полифункционального сорбента на основе диоксида титана
4.6 Выводы по главе
ГЛАВА 5 ПОЛУЧЕНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОРБЕНТА НА ОСНОВЕ ТЮ2, ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
5.1 Оптимизация условий получения полифункционального сорбента на основе диоксида титана
5.2 Выбор связующего компонента для получения гранул сорбента на основе диоксида титана
5.2.1 Диоксид кремния как матрица для нанесения ТЮ
5.2.2 Получение гранулированного сорбента на основе ТЮ2его полимеризацией
5.2.3 Поливиниловый спирт - связующий компонент для получения гранулированного диоксида титана
5.2.4 Использование ортоборной кислоты в качестве связующего компонента
5.3 Изучение сорбции катионов металлов, хлорид-ионов и фенола на поверхности гранулированного диоксида титана
5.4 Лабораторные испытания сорбционных свойств гранулированного сорбента на примере воды п. Белый Яр Томской области
5.5 Схема процессов получения гранулированного сорбента на основе диоксида титана
5.6 Технико-экономические расчеты получения сорбента на основе диоксида титана
5.7 Выводы по главе

после фильтров механической очистки воды, так как грязная мутная вода поглощает УФ облучение в очень тонком слое. В этой связи ультрафиолетовое излучение на практике чаще используется для обеззараживания питьевой, а не технической воды и воды в плавательных бассейнах.
Диапазон ультрафиолетового излучения, используемый на практике, составляет от 400 до 180 нм. Нижняя граница применяемости связана с поглощением парами воды ультрафиолетового излучения с длиной волны короче 180 нм. Верхняя граница УФ является границей чувствительности человеческого глаза: > 400 нм видимое свечение, а X < 400 нм - не видимо [88]. Химические реакции под действием УФ по своему механизму существенно отличаются от термических реакций. В термических реакциях обычно участвуют молекулы в основном электронном состоянии, распределенные по колебательным, вращательным и поступательным энергиям в соответствии с законом Максвелла-Больцмана. Термическая реакция протекает между любыми молекулами, энергия которых превосходит некоторое минимальное значение (энергию активации), необходимое для протекания реакции.
Реакции электронно-возбужденных молекул могут идти совершенно иным путем, т.е. по совершенно другим поверхностям потенциальной энергии, чем те, по которым протекают термические реакции [88]. Поэтому продукты этих реакций могут существенно отличатся, даже если термическая реакция проходит при температуре, «эквивалентной» энергии поглощенного фотона.
Другой особенностью фотохимических реакций является то, что с их помощью можно получать свободные радикалы и исследовать их свойства. Фотохимическую реакцию можно провести с помощью излучения паров ртути, возбужденных электрическим разрядом: Н§(3Р0 —*
В диссертационной работе использовали ртутно-кварцевую лампу ДРЛ-250 без колпака с люминофором. Для таких ламп высокого давления