Физико-химические закономерности образования наночастиц серы, полученных методами измельчения и химического осаждения

• Автор: Хусаинов, Азат Наилевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Содержание
1. ВВЕДЕНИЕ

1.1. Актуальность работы

1.2. Цель работы

ЕЗ. Научная новизна работы

1.4. Практическая ценность работы

2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

2.1. История применения серы

2.2. Товарные и препаративные формы серы

Типы мельниц используемые для измельчения и механической ак-

тивации
2.4. Полисульфидные растворы, история применения
2.5. Способы химического осаждения наночастиц серы
3. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Измельчительные устройства, использованные в работе
Анализ образцов с помощью дифференциального сканирующего ка-
лориметра
3.3. Измерения размеров частиц
3.3.1. Измерения размеров частиц серы оптическими методами
Измерения размеров и формы частиц с помощью зондового микро-
3.3.2.
скопа и сканирующего туннельного микроскопа
Измерения структурных характеристик частиц с помощью рентге-

новского дифрактометра
3.5. Метод получения полисульфидных растворов
3.6. Получение порошка наноразмерной серы
Способы обработки пористых материалов, раствором полисульфида

кальция
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
4.1. Результаты измельчения серы

4.1.1. Анализ размеров частиц серы
4.1.2. Рентгеновский анализ частиц серы
4.1.3. Термический анализ частиц серы
4.2. Получение полисульфидных растворов и их свойства
Образование высокодисперсных частиц серы при химическом осаж-
4.3. дении из водных растворов полисульфидов щелочных и щелочнозе-
мельных металлов
Выделение высокодисперсных частиц серы разбавлением водных
растворов полисульфидов
Выделение высокодисперсных частиц серы смешиванием водных
4.3.2.
растворов полисульфидов с растворами кислот
4.3.3. Обсуждение результатов
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИСУЛЬФИДА КАЛЬЦИЯ В

СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Пропитка строительных материалов составом на основе полисульфида кальция
Образование наноразмерных покрытий из частиц серы и их влияние
5.2. на водопоглощение и механические характеристики строительных
материалов
6. ВЫВОДЫ
7. ЛИТЕРАТУРА

1. ВВЕДЕНИЕ
1.1. Актуальность работы.
История применения серы уходит в глубокую древность и уже на заре цивилизации использовались бактерицидные свойства серы в виде серных мазей. Раннему использованию серы способствовало нахождение ее в природе в самородном состоянии. И по мере развития промышленности потребность в элементной сере, в качестве сырья для получения многочисленных химических продуктов непрерывно возрастало. И в настоящее время элементная сера входит в пятерку наиболее широко используемых химических продуктов, но несмотря на это обстоятельство в связи с наличием на рынке серы значительного количества избыточной серы актуальна проблема изучения её физико-химических характеристик для создания новых химических продуктов на её основе.
В настоящее время основное количество серы расходуется на производство серной кислоты (90%), находит широкое применение в промышленности в качестве вулканизирующего агента и в сельском хозяйстве в качестве фунгицида и удобрений.
Несмотря на широкий диапазон и объемы применения серы на настоящее время производство серы значительно превышает ее потребление, и существование такой диспропорции прогнозируется, по крайней мере, до 2015 - 2020 гг.
Между тем спрос на основные виды серной продукции стабилизировался, а в ряде направлений имеет тенденцию к уменьшению благодаря внедрению новых технологий. В этой ситуации остро стоит проблема утилизации все возрастающих объемов серы. Наиболее перспективными направлениями являются исследование физико-химических закономерностей образования наночастиц серы и разработка на их основе новых материалов, цена которых заметно превышает цену самой серы как сырья, и расширение использования серы в нетрадиционных материалоемких сферах.
Ценные специфические свойства серы - гидрофобность, бактерицидные и связующие свойства, низкая токсичность, хемостойкость в кислых средах - создают неплохие предпосылки для решения вышеуказанной проблемы. Однако су-

вышеуказанные полисульфиды позволяют рассматривать их в качестве перспективных соединений, из которых можно извлечь высокодисперсную серу.
Сравнение методов извлечения высокодисперсных частиц серы используемых различными авторами и приведенных в данном разделе показало, что способ, изложенный в работе [84] является наиболее простым по сравнению с другими способами получения наночастиц серы и может быть использован для утилизации отходов серы в высоко технологический продукт. В связи с этим, ниже приводятся результаты выделения из полисульфидов щелочных и щелочноземельных металлов высокодисперсной серы.
На основании вышеприведенного литературного обзора можно сделать следующие выводы:
1. Механической обработкой в различных измельчительных устройствах нельзя получить высокодисперсные субмикронные частицы серы. Особенности серы главным образом низкая температура плавления не позволяет проводить интенсивную механическую обработку, так как при интенсивном измельчении порошок нагревается и частицы серы начинают слипаться и образовывать агломераты.
2. Высокодисперсные субмикронные частицы серы можно получить химическим осаждением из тиосульфатов и полисульфидов в водной среде и используя метод микроэмульсий, а также используя растворы серы в органических растворителях. Сравнение различных подходов к химическому осаждению частиц серы показывает, что во многом эти методы носят демонстрационный характер и полезны для проведения процесса обучения в виде лабораторных работ, так как позволяют получать частицы серы в малых количествах не пригодных для практического при-менения. В связи с этим актуальна проблема получения наночастиц серы простым и экологически безопасным методом и достаточно дешевым способом пригодным для практического применения.
Ниже приводится метод получения наночастиц серы из водных полисуль-фидных растворов химических осаждением растворами кислот в виде порошка наночастиц серы со средним размером 20 нм, позволяющий получать продукт в количествах достаточных для промышленного использования.