Диффузионный транспорт водных растворов электролитов в мембранах из пористого стекла

• Автор: Непомнящий, Александр Борисович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 152 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение,

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Получение и строение пористых стекол.

1.2. Поверхностные свойства пористых стекол.

1.3. Строение и свойства воды в малых объемах.

1.4. Диффузия ионов в растворах .

1.5. Массоперенос в мембранах из пористого стекла.

1.6. Состояние уранильного иона в водных растворах

Глава 2. Экспериментальная часть.

2.1. Приготовление пористых стекол

2.2. Методика исследования диффузионного транспорта растворов через ПС мембраны
2.3. Методы аналитических определений.
2.3.1. Определение катионов Со2 и Си2
2.3.2. Фотометрическое определение фенолов
2.3.3. Фотометрическое определение катиона и2
2.3.4. Аналитический контроль диффузии растворов
солей щелочных металлов.
Глава 3. Результаты эксперимента и их обсуждение .
3.1. Диффузия СоС, СоЫОз2 и СиМОз2 в ПС мембранах
3.1.1. Структурногеометрическая модель ограничения диффузии
в пористых стеклах
3.1.2. Аналитическая форма зависимости коэффициента диффузии от радиуса пор мембран
3.2. Температурная зависимость диффузии СоС и СоЫОз
в ПС мембранах в интервале Т ч С
3.3. Диффузионный транспорт хлоридов и нитратов
лития, натрия, калия и цезия в ПС мембранах.
3.4 Диффузионный транспорт иЫ0з2 в ряду растворов
с рН 2.4 3.3 и 3.8
3.5. Диффузионный транспорт фенола и диоксибензолов
в ПС мембранах.
Выводы
Литература


Характерно, что до настоящего времени не появилось серьезных оснований считать эту модель идеализированной. При этом даже в случае высокого разрешения, позволяющего условно идентифицировать в стеклах V поры с размером около 4 нм близким измеренному с использованием ртутной порометрии, не удается уверенно судить о их форме . Узкая функция распределения пор по радиусам, возможность их регулирования с достаточно высокой точностью, надежность определения величин пористости и плотности делает пористые стекла уникальными объектами для исследования разнообразных размерных явлений . Развитие нанохимии и компьютерного моделирования привело за последние годы к ренессансу в области использования пористых стекол . В ряде работ доказана перспективность их использования в мембранном катализе ,, процессах разделения и очистки газов и жидкостей ,, разработке оптических сенсоров и фотохром 1ых сред . Пористые стекла на состоят из оксида кремния, что определяет сходство строения и свойств их поверхности с известными разновидностями аморфного кремнезема силикагели, аэросилы 9. Кремнеземная поверхность в условиях контакта с влажной атмосферой гидратируется. Состояние воды на поверхности кремнезема изучено достаточно подробно . Экспериментально установлено, что адсорбция является в значительной мере локализованной, что свидетельствует о существовании на поверхности адсорбционных центров с высокой активностью . Киселев одним из первых указал на присутствие на поверхности кремнеземов гидроксильных групп, химически связанных с атомами кремния . В ходе дальнейших исследований было установлено наличие на кремнеземной поверхности трех различных типов силанольных групп одиночных изолированных, парных и тройных возмущенных водородной связью ,. Указанная особенность
связана с дегидроксилированием поверхности и ее замедленной регидратацией, ускоряемой при повышении влажности и температуры . Тем не менее, о высокой в целом термической устойчивости поверхностных ОНгрупп можно судить по тому, что даже после жесткой термовакуумной обработки пористого стекла при температуре 00С сохраняется около гидроксильных групп ,. Позже было обращено внимание на необычно высокие значения начальных теплот и неизменность полосы валентных колебаний ОНгрупп в инфракрасном спектре в ходе адсорбции первых порций воды дегидратированной поверхностью 8Ю2 ,. Это вызвало появление и развитие представлений о координационном механизме адсорбции воды, доминирующем в области низких заполнений поверхности ,. Лишь после завершения стадии координационного присоединения воды вступает в действие механизм ее адсорбции с образованием водородных связей. Ряд осуществленных измерений с использованием ИКС и ПМР спектроскопии высокого разрешения подтвердили указанные представления . Тем не менее, они не стали общепринятыми, в связи с тем, что состояние реальной поверхности 8Ю2 чрезвычайно чувствительно по отношению к условиям обработки и наблюдать проявление координационноненасыщенных центров в адсорбционных процессах удается далеко не всегда. В соответствии с известной моделью В. В ходе термической обработки прежде всего удаляются слабо связанные молекулы воды Г 0С, затем координационносвязанные Г 00С. Таким образом, при температуре выше 0С на поверхности остаются в основном гидроксильные группы. При этом наиболее устойчивыми являются одиночные силанолы, концентрация которых не снижается вплоть до 0С. Ряд авторов предполагает возможность существования на поверхности пористых стекол, наряду с указанными группами, центров повышенной кислотности, связанных с присутствием остаточных количеств оксида бора ,. В процессе выщелачивания исходных НБС стекол удаляется основная часть В2Оз при этол1 небольшое его количество 3. Прокаливание ускоряет миграцию бора на поверхность пористого стекла, что регистрируется в виде появления и усиления интенсивности полосы поглощения в ИКС с максимумом см1, отвечающей группе ВОН . Подавляющая часть авторов считает, что присутствие бора настолько мало, что практически не оказывает влияния на поверхностные свойства ПС.