Физико-химические процессы формирования структуры пористых стекол в кислотно-солевых растворах

• Автор: Цыганова, Татьяна Анатольевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 215 с. : ил.

Содержание.
Введение.

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Общие представления о механизме получения пористого стекла на основе ликвирующнх щелочноборосиликатных стекол.

1.2. Влияние различных факторов на формирование структуры

пористых стекол

1.2.1. Влияние состава исходного щелочноборосиликатного стекла

и режима его тепловой обработки.

1.2.2. Влияние условий выщелачивания.

1.2.3. Влияние условий хранения

1.3. Объемные изменения.

1.4. Электрокинетические свойства пористых стекол
1.4.1. Общие представления об электрокинетических свойствах капиллярных систем.
1.4.2. Электрокинетические характеристики мембран из пористого
1.5. Процессы полимеризации и гелеобразования кремнезема в водных растворах
1.5.1. Общие представления.
1.5.2. Состояние кремнезема в растворах, контактирующих с двухфазным стеклом
1 лава 2. Объекты и методы исследования.
2.1. Объекты исследования
2.2. Методы исследования.
2.2.1. Определение толщины выщелоченного слоя в образцах двухфазных щелочнобороенлнкатных стекол.
2.2.2. Исследование кинетики извлечения компонентов стекла в выщелачивающий раствор.
2.2.3. Исследование процесса ассоциации кремнезема в системе щелочноборосиликатное стекло выщелачивающий раствор.
2.2.4. Исследование объемных изменений в двухфазном щелочноборосиликатном стекле и пористом стекле
2.2.5. Методы исследования параметров пористой структуры
пористых стекол
2.2.6. Методы исследования электрокинетических свойств пористых стекол
Глава 3. Исследование физикохимических процессов получения
пористых стекол
3.1. Кинетика выщелачивания щелочноборосиликатных стекол в кислотных растворах, содержащих хлорид калия
3.2. Кинетика ассоциации кремнезема в кислотносолевых растворах,
контактирующих с щелочиоборосиликатным стеклом.
3.2.1. Однофазное стекло.
3.2.2. Двухфазное стекло.
Глава 4. Объемные изменения в двухфазном щелочноборосиликатном
стекле в ходе его выщелачивания
4.1. Относительная деформация стекол в процессе выщелачивания и сушки
4.2. Прочность модуль упругости пористых стекол
Глава 5. Параметры структуры пористых стекол
5.1. Структура пористых стекол по данным адсорбционных измерений.
5.2. Результаты расчета по электрокинетичеекпм свойствам.
Глава 6. Электрокинетические свойства пористых стекол.
6.1. Адсорбция иотенциалопрелеляющих ионов и коэффициент фильтрации
6.2. Числа переноса.
Выводы.
Литература


А реакционная зона Б зона осаждения труднорастворимых борсодержащих осадков В граница наружная поверхность образца. Бцф. И толщина проработанного слоя, наблюдаемая под микроскопом фокспХ либо рассчитанная по выходу компонентов Ир Со концентрация компонента в нестойкой фазе в стекле Ср равновесная концентрация компонента нестойкой фазы в зоне А в растворе в поре Ср то же, но при условии образования борсодержащего осадка в поре Сш. Св концентрация компонента нестойкой фазы во внешнем растворе. Рис. Изменения в структуре микропористого стекла, полученного из закаленного от 0 С прозрачного стекла состава 7ЫагО 2ЗВ2О3 5С2, в результате обработки раствором 0. КОН в течение разного времени . На графиках приведены функции распределения объема пор ДКДг по радиусам г И7о общая относительная пористость обозначения авторов . После дополнительной обработки МИП стекол слабыми растворами щелочей, в результате которой вторичный кремнезем растворяется и выходит из каналов каркаса , , , Рис. V образцов МАП стекол увеличиваются, а значения уменьшаются и находятся в интервале нм, 0. Описанные выше пористые системы по существующей международной классификации, относятся к мезопористым, причем наряду с мезопорами в микропористых стеклах экспериментально обнаруживаются и микропоры по классификации ШРАС нескольких размеров , , рис. ПС помимо макропор присутствуют ультрапоры . При получении ПС исследователи столкнулись с таким интересным явлением как образование кремнеземных неоднородностей. ПС. Стратты всегда располагаются параллельно фронту проработки стеклянной пластины. Образование стратт исследователи связывают со скачкообразным изменением раствора внутри прорабатываемого слоя, когда возникает возможность выпадения в осадок растворенного кремнезема в зоне с более низким по сравнению с реакционной зоной . Наличие стратт в порах может замедлять процесс выщелачивания стекла, а их растворение при определенных условиях увеличение скорости процесса рис. Сведения о частоте и глубине залегания стратт в основном относятся к Г1С, полученным при выщелачивании двухфазного НБС стекла 7, термообработанного при 0 С ч после термообработки отжиг 9, , . На процесс формирование стратт влияют исходный состав стекла, условия химической обработки концентрация и температура кислоты, а также толщина образца стекла. Рис. Дифференциальные кривые распределения объема микропор по их диаметрам для пористых стекол. ПС1 ЩБС стекло выщелочено в 1. I ПС2 ЩБС стекло выщелочено в 3. НС1 . Рис. Дифференциальные кривые распределения объема мезопор по их диаметрам, полученные из изотерм адсорбцидесорбции азота при . К на пористых стеклах. Г1С1 ЩЬС стекло выщелочено в 1. НО ПС2 ЩБС стекло выщелочено в 3. НС1 . Рис. Увеличение толщины пористого слоя Ь в зависимости от корня квадратного из времени в процессе выщелачивания двухфазного стекла 7 в 0. М растворе НС1 при многократном образовании страт. У места образования стратт 9. Другой вид кремнеземной неоднородности стержневидные неоднородности в центральных областях ПС, получаемых в слабоконцентрированных кислотах при высоких температурах выщелачивания 2. Оси таких неоднородностей всегда ориентированы перпендикулярно фронту проработки ПС. Формирование стержневидных неоднородностей связано с временным осаждением труднорастворимых кристаллических боратов, ориентированных вдоль фронта выщелачивания, которые периодически образуются внутри выщелачиваемого слоя в результате разрушения Ф , . Наличие ориентированных вдоль фронта проработки кристаллических осадков создает условия для формирования вторичной кремнеземной структуры. Рассмотрим подробнее перечисленные факторы. Исследования составов ЩБС стекол, пригодных для получения ПС, проводились почти одновременно в СССР и за рубежом. В своей монографии О. С.Молчанова отмечала, что состав, структура и свойства ПС в первую очередь зависят от состава исходного стекла. При одном и том же содержании БСЬ чем больше щелочного оксида входит в состав исходного стекла, тем меньше В2О3 остается в получаемом из пего ПС.