Адсорбция жирных кислот из растворов органических растворителей на поверхности ферритов железа, марганца и меди

• Автор: Балмасова, Ольга Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 127 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Строение кристаллической решетки структуры шпинели

1.2. Синтез высокодисперсного магнетита

1.3. Получение ферритовшпинелей.

1.4. Адсорбция на границе раздела фаз твердое теложидкость

1.4.1. Изучение процесса адсорбции методом ИКспектроскопии.

1.4.2. Особенности адсорбции ПАВ из органических растворителей на поверхности оксидов металлов

1.4.3. Адсорбция на поверхности оксидов железа

1.5. Адсорбция на пористых адсорбентах.

1.5.1. Морфология пористых тел
1.5.2. Адсорбция на микропористых адсорбентах.
1.5.3. Изотермы адсорбциидесорбции.
1.5.4. Капиллярная конденсация
1.5.5. Типы гистерезисных петель
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Обоснование выбора методов и объектов исследования
2.2. Исследуемые вещества, их синтез и очистка.
2.3. Дисперсионный анализ водных суспензий ферритов
2.4. Определение удельной поверхности ферритов.
2.5. Элементный анализ ферритов
2.6. Исследование процесса адсорбции жирных кислот на поверхности ферритов
2.6.1. ИК спектроскопический метод
2.6.2. Равновесноадсорбционный метод.
2.6.3. Расчет параметров изотерм адсорбции
2.6.4. Диаграммы состояния поверхностных слоев.
2.6.5. Анализ погрешностей.
ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Дисперсионный анализ водных суспензий ферритов и низкотемпературная адсорбция газов
3.2. Результаты элементного анализа ферритов
3.3. Адсорбция жирных кислот из растворов органических растворителей на поверхности ферритов
3.4. Построение диаграмм состояния поверхностных слоев
ферритов
ГЛАВА 4. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Основные результаты настоящей работы были представлены и доложены на XIII Международной конференции по нанодисперсным магнитным жидкостям Плес, г. V Международной конференции Кинетика и механизм кристаллизации. Кристаллизация для нанотехнологий, техники и медицины Иваново, г. I Международной конференции Современные методы в теоретической и экспериментальной электрохимии Плес, г. XVII Международной конференции по химической термодинамике в России Казань, г. Физикохимические и прикладные проблемы магнитных дисперсных наносистем Ставрополь, г. Публикации. Материалы диссертации изложены в 3 статьях в журналах, включенных в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК Российской Федерации, а также в 5 тезисах докладов на конференциях различного уровня. ГЛАВА 1. Магнетит, минерал магнитный железняк, представляет собой оксид железа РеО и является одной из составляющих железной руды, содержащей более железа. Он принадлежит к семейству ферритов со структурой минерала шпинели, имеющей молекулярную формулу РеО РегОз. В кубической кристаллической решетке шпинели, которая формируется большими по размерам анионами кислорода О2, в междоузлиях последних размещаются меньшие по размерам катионы металла. При этом они могут быть окружены четырьмя анионами 0 тетраэдрические или Апозиции и шестью анионами кислорода октаэдрические или Впозиции. Кислородные ионы расположены по принципу плотной кубической упаковки шаров. Всего в элементарной ячейке содержится ионов, из них иона
кислорода О ионов трехвалентного железа Ре и 8 ионов двухвалентного металла. На рис. МИ относительно ионов кислорода О2, формирующих гранецентрированную кубическую решетку 1. Рис. Кристаллическая структура ферритовшпинелей а схематическое изображение элементарной ячейки шпинельной структуры ее удобно делить на 8 равных частей октантов б расположение ионов в смежных октантах ячейки белые кружки ионы кислорода, чрные ионы металла в октаэдрических и тетраэдрических промежутках в ион металла в тетраэдрическом промежутке г ион металла в октаэдрическом промежутке. Существует большое разнообразие кристаллических структур оксидов, но в любой из них катионы металла занимают рассмотренные позиции. Ре3тетраРе3Ре2жтао 1. Структуру обращенной шпинели также имеют ферриты никеля, кобальта, меди и некоторых других элементов. Структуру, в которой все катионы двухвалентного железа занимают позиции типа А, а катионы трехвалентного железа распределяются в междоузлиях типа В, называют нормальной шпинелью. Ре2 Ре3 Ре3 О, 1. А, а в квадратных ионы в позициях типа В. Ферриты со структурой нормальной шпинели немагнитны. Большинство реальных ферритов характеризуются некоторым промежуточным распределением катионов, когда ионы М2, и ионы трехвалентного железа Бе занимают позиции того и другого типов. Такие структуры называют амфотерной шпинелью. Ре3к Ре3 . Структуре нормальной и обращенной шпинели отвечают значения х, равные нулю и единице соответственно. Важно отметить, что в октаэдрических позициях магнетита, в отличие от других ферритовшпинелей существует большая концентрация так называемых перескоковых электронов, возникающих между Бе2 и Бе 3 3 число их равно числу катионов Бе2 в позициях В которые, повидимому, обуславливают быструю и сравнительно лгкую кристаллизацию шпинельной структуры. При этом присутствие обоих катионов и возможность электронной делокализации обязательно для стабилизации раствора и образования шпинельной структуры. При замене БеП на другие двухвалентные катионы Мп, , Си, 1, Со, не приводящие к электронной дслокализации, также возможно образование шпинельной структуры, но требуются большие концентрации и более высокие температуры реакции 4. Получение качественного высокодисперсного магнетита является весьма сложной задачей. Особое значение имеет придание осадку комплекса свойств, определяющих способность к диспергированию. К ним в первуню очередь относятся структура и форма микрогранул, степень дисперсности, смачиваемость поверхности и ее адсорбционные свойства. Последние два качества сильно зависят от содержания влаги и примесей на поверхности.