Процессы переноса компонентов раствора I-I электролитов в системе плазма-раствор

• Автор: Хлюстова, Анна Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 116 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. МЕСТО ПЛАЗМЕННОРАСТВОРНЫХ СИСТЕМ В ХИМИИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ

1.1. Введение

1.2. Физикохимические свойства системы плазма раствор

1.2.1. Общая характеристика процессов в неравновесной плазме низкою давления и в плазменнорастворной системе

1.2.2. Природа активированных процессов в плазменнорастворной системе

1.2.3. Основные проблемы исследований физической химии плазменнорастворных систем

1.2.4. Физические свойства разрядов с электролитными электродами

1.2.4.1. Катодное падение потенциала

1.2.4.2. Катодное падение потенциала и эмиссия электронов из раствора

1.2.4.3. Напряженность электрического поля в положительном столбе разряда с электролитными электродами
1.2.4.4. Температура газов, средняя энергия электронов и ионов
1.2.4.5. Спектральные характеристики тлеющего разряда с
электролитными электродами
1.2.5. Влияние плазменной обработки на физикохимические свойства раствора
1.2.5.1. Влияние плазменной обработки на электропроводность раствора
1.2.5.2. Влияние плазменной обработки на раствора
1.2.6. Химические процессы, инициируемые плазмой в растворе
1.2.6.1. Выход первичных частиц при плазменной обработке растворов
1.2.6.2. Механизм активации
1.2.6.3. Систематизация окислительновосстановительных процессов, инициируемых газовыми разрядами в водных растворах неорганических соединений
Выводы и постановка задачи
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1. Плазменноэлектролитические ячейки
2.2. Использованные реактивы. Приготовление электролитов
2.3. Катодное падение потенциала и напряженность электрического поля в положительном столбе разряда
2.4. Спектральные измерения и оптические наблюдения
2.4.1. Оптические наблюдения
2.4.2. Спектральные измерения
2.5. Измерение коэффициентов переноса компонентов раствора в зону плазмы
2.5.1. Экспериментальная установка для качественных исследований процессов переноса
2.5.2. Ячейка для измерения коэффициентов переноса в случае разбавленных растворов
2.5.3. Ячейка для исследования процессов переноса в случае концентрированных растворов
2.6. Методика исследований влияния тлеющего разряда на кислотность
раствора
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТ АЛЫ 1ЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Эмиссия электронов из раствора и физические свойства тлеющего разряда с электролитными катодами
3.1.1. Распределение потенциала в положительном столбе
3.1.2. Скачок потенциала вблизи электролитного катода
3.1.3. Катодное падение потенциата у растворов электролитов и
У коэффициенты электронной эмиссии из растворов
3.1.4. О механизме эмиссии электронов из растворов электролитов в условиях тлеющего разряда уэмиссия
3.2. Перенос нейтральных компонентов раствора в зону плазмы
3.2.1. Разбавленные растворы
3.2.2. Концентрированные растворы
3.3. Процессы переноса и спектральные свойства тлеющего разряда с электролитным катодом
3.3.1. Визуальные наблюдения. Цвет излучения разряда и механизм возбуждения
3.3.2. Спектральные характеристики излучения тлеющего разряда с электролитным катодом
3.4. Процессы переноса и электрофизические характеристики тлеющего разряда с электролитным катодом
3.5. Энергетика переноса тяжелых частиц. Перенос растворителя и катодное распыление металлов
3.6. О механизме переноса тяжелых частиц
3.7. Процессы переноса и изменение физикохимических свойств растворов электролитов под действием тлеющего разряда. Влияние тлеющего разряда на кислотность растворов электролитов
3.7.1. Замкнутые ячейки без потока раст вора
3.7.2. Ячейки с потоками электролита
3.7.3. Возможные причины изменений раствора под действием тлеющего разряда атмосферного давления
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Полученные в работе данные могут быть использованы при разработке гомогенных и гетерогенных технологических процессов, инициируемых газовым разрядом в растворах электролитов, таких как очистка и стерилизация воды и водных растворов, модифицирование природных и синтетических полимерных материалов. Основные результаты работы были представлены на международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Молодая наука XXI веку, апреля, г. Международном симпозиуме по теоретической и прикладной плазмохимии, сентября г. По результатам работы опубликовано 4 статьи и тезисы 7 докладов. ГЛАВА 1. ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ. Введение. Взаимодействие плазмы с растворами исследовано в гораздо меньшей степени, чем соответствующие процессы в системе плазма твердое тело, хотя первые сведения о разных видах газового разряда, контактирующего с органическими жидкостями и растворами электролитов, относятся к концу ого века. Систематические исследования взаимодействия газового разряда с растворами электролитов были начаты в десятых годах ого века в работах А. Клеменка. В пятидесятых годах они были продолжены А. Хиклингом с сотрудниками. Первоначально это направление рассматривалось как раздел классической электрохимии, дополненный гипотезой о вкладе в инициирование химических реакций излучения разряда, а позже радиационнохимических эффектов, вызываемых бомбардировкой поверхности раствора генерируемыми в плазме ионами. Активируемые плазмой растворные системы пока находят довольно раниченное промышленное применение. Однако, реальные перспекгивы их использования гораздо более широки. Физикохимические свойства системы плазмараствор. Общая характеристика процессов в неравновесной плазме низкого давления и в плазменнорастворной системе. Неравновесная газоразрядная плазма находит практическое применение для реализации многих физикохимических процессов. Обычно различают два варианта организации плазмохимических процессов объемные процессы, прогекающие в плазме атмосферного давления, в условиях, когда используются, хотя и с большими ограничениями, обычные представления химии газофазных процессов, и процессы в плазме пониженного давления, чаще гетерогенные. Во втором случае можно говорить о плазмоактивированных системах. При этом в большей или меньшей степени обосновано разделение суммарного процесса на активацию генерацию активных частиц и взаимодействие преимущественно гетерогенное активных частиц. Если процесс реализуется не в зоне активной плазмы, а в послесвечении, пространства активации и реакции разделены, и соответствующие процессы практически независимы. При отсутствии пространственного разделения сильная химическая обратная связь может приводить к сложному динамическому поведению системы. В то же время есть существенные различия между системами плазма твердое тело и плазма раствор. Прежде всего это принципиальное различие процессов активации самой конденсированной фазы под действием плазмы и, соответственно, разный их вклад в бруттоэффект. Как и в случае плазмы низкого давления, взаимодействующей гетерогенно с твердыми телами, проблема исследований системы плазмараствор распадается на следующие части физика плазмы, генерация активных частиц, химия взаимодействия активных частиц. Система плазма раствор может быть организована гремя существенно различающимися способами 1. Плазма в объеме над поверхностью раствора. Плазма разряда, замыкающегося на проводящий раствор. Плазма разряда, возникающего в парогазовом промежутке вблизи электродов, погруженных в раствор электролита или в сужениии электролитической ячейки. В первых двух случаях возможно ц использование разных видов разряда. Природа активационных процессов в плазменнорастворной системе. Если разряд, создающий контактирующую с раствором плазму, не замыкается на проводящий раствор, его активирующее действие может быть вызвано лишь теми из генерируемых в плазме активных частиц, которые могут достичь поверхности раствора и перейти в него. Реально ими могут быть лишь стабильные нейтральные активные частицы, такие как озон и метастабильные возбужденные молекулы. Инициирование объемного д. Рис. Виды газового разряда.