Структура обратных мицелл и жидких мембран при концентрировании анионных комплексов металлов

• Автор: Булавченко, Александр Иванович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 316 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. ОБРАТНЫЕ ЭМУЛЬСИИ И МИЦЕЛЛЫ В ПРОЦЕССАХ

РАЗДЕЛЕНИЯ И КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ВЕЩЕСТВ обзор литературы.

1.1. Применение обратных эмульсий для экстракции металлов и органических веществ.

1.2. Вандерваальсовское взаимодействие в жидких модельных мембранах и их устойчивость
1.3. Мицеллообразование традиционных экстрагентов и ПАВ при экстракции металлов и гидрофильных органических веществ

1.4. Солюбилизационная емкость мицеллярных систем.

1.5. Динамика межмицеллярного обмена

1.6. Особенности протекания химических реакций в мицеллах.

1.7. Зондирование мицеллярной структуры.

1.8. Особенности состояния воды в мицеллах
1.9. Параметры, влияющие на размер и форму мицелл.
1 Получение наночастиц в мицеллах.
1 Принцип упаковки Израелашвили Дж. Н. с соавт. и другие теоретические подходы к описанию размеров и формы мицелл.
1 Определение веществ непосредственно в мицеллах
1 Электростатические взаимодействия ионов в мицеллах
1 Общие выводы по литературному обзору
Глава 2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
2.1. Методики исследования экстракции обратными
эмульсиями.
2.2. Способы проведения экстракции жидкими сферическими мембранами везикулярного типа
2.3. Методики получения и исследования свойств модельных
эмульсионноэкстракционных мембран
2.4. Схема мицеллярного концентрирования металлов
2.5. Фотонкорреляционная спектроскопия и сольватохромия для
изучения мицеллярной структуры.
2.6. Определение ионов в мицеллярной фазе
2.7. Методика численного моделирования.
Глава 3. МЕМБРАНЫ В ЖИДКОМЕМБРАННОЙ ЭКСТРАКЦИИ.
3.1. Влияние различных параметров на эффективность экстракции
обратной эмульсией.
3.2. Вандерваальсовское взаимодействие и устойчивость мембран
связь с устойчивостью обратных эмульсий
3.3. Исследование кинетики массопереноса и межфазного натяжения модельных эмульсионноэкстракционных мембран.
3.4. Экстракция жидкими сферическими мембранами везикулярного типа.
Глава 4. СТРУКТУРА ОБРАТНЫХ МИЦЕЛЛ ПРИ
КОНЦЕНТРИРОВАНИИ АНИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ МЕТАЛЛОВ.
4.1. Геометрический подход для исследования мицеллярной
структуры
4.2. Исследование структуры внутренней нанополости сухих
мицелл.
4.3. Гидродинамический радиус обратных мицелл и солюбилизационная мкость органической фазы
4.4. Надмолекулярные структурные переходы в процессах мицеллярного концентрирования.
4.5. Исследование локализации 2 в обратных мицеллах
4.6. Развитие метода мицеллярного концентрирования анионных
комплексов металлов
4.7. Связь мицеллярной структуры с эффективностью
концентрирования
Глава 5. ПЕРСПЕКТИВЫ МИЦЕЛЛЯРНОГО КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ.
5.1. Реэкстракция металлов через синтез и коагуляцию наночастиц благородных металлов в мицеллах
5.2. Мицеллярная экстракция гидрофильных ПАВ.
5.3. Определение ионов потенциометрическим титрованием в мицеллах после предварительного концентрирования
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Волновой механизм разрушения непременим к бислойным мембранам вследствие их малой сжимаемости, но может быть использован при анализе влияния различных параметров мембраны на процесс ее утончения. Де Фриз 9, 0 предложил дырочный механизм разрыва мембраны. При возникновении в жидкой мембране дырки в результате внешнего воздействия, или самопроизвольно, дальнейшее увеличение ее радиуса будет сопровождаться уменьшением свободной энергии системы в результате исчезновения части поверхности мембраны с избыточной энергией и увеличением свободной энергии вследствие увеличения площади внутренней поверхности дырки. Расчет изменения свободной энергии системы от радиуса для отверстия с закругленными краями показал, что зависимость имеет максимум с высотой, равной энергии активации разрыва мембраны. Количественная теория прорыва бислойных мембран, разработанная по аналогии с теорией объемной кавитации Я. Б. Зельдовича, была впервые предложена Б. В. Дерягиным и Ю. В. Гутопом 1. На основе флуктуационного механизма образования дырок в тонких мембранах был получен количественный критерий устойчивости мембран, равный среднему времени жизни мембраны единичной площади. Однако в формуле для вероятности прорыва оставался неопределенным нредэкспоненциальный множитель. Метод его расчета был предложен в последующей работе Б. В. Дерягина и А. П. Прохорова 2. Шсхрг ,
где р число молекул на единице площади мембраны, т двумерная вязкость. Экспериментальной проверки теории Б. В. Дерягина до сих пор проведено не было. Другой дырочный механизм разрыва мембраны был предложен Д. Кашчиевым и Д. Ексеровой 3. Разрыв мембраны трактуется авторами как процесс объединения вакансий, приводящий к образованию дырок. При высоких плотностях в мембране образуются зародыши, которые путем необратимого разрастания разрушают мембрану. Предложенная модель, рассматривающая разрыв пленки как процесс образования новой фазы, позволила использовать основные положения теории зародышеобразования. А ехр
где А предэксионенциальный множитель, слабо зависящий от с5, Бо площадь, приходящаяся на молекулу ПАВ в полностью заполненном монослое, с5 концентрация активность ПАВ, соответствующая термодинамическому равновесию фаз вакансий. Из уравнения 6 следует, что мембраны начинают жить достаточно долго, начиная с определенной критической концентрации ПАВ в растворе причем при с5Ку мембрана становится бесконечно устойчивой тод. Отличие механизма разрыва тонких мембран, предложенного болгарскими учеными, от теории Б. В. Дерягина с соавт. Б.В. Дерягин с соавт. Д. Кашчиев и Д. Ексерова считают причиной появления и роста дырки объединение исходных вакансий. В работах В. Н. Измайловой с соавт. Время жизни пленок определялось по температурновременной зависимости прочности твердых тел, предложенной С. Н. Журковым 7
г г0ехр, 7
где го постоянная, близкая к периоду колебания атомов, Р приложенная к телу нагрузка, р структурночувствительный коэффициент, и0 энергия активации элементарного акта процесса разрушения в отсутствие нагрузки. При использовании этой зависимости предполагается, что разрушение мембраны осуществляется через дефекты структуры, возникающие вследствие тепловых флуктуаций, а энергия разрыва близка к энергии химической связи. Применение уравнения 7 оправдано, вероятно, в тех случаях, когда молекулы ПАВ связаны между собой химической, или водородными связями, а пленка при этом теряет свойства жидкости. При экспериментальном исследовании тонких углеводородных мембран в качестве критерия устойчивости чаще всего использовалось среднее время жизни. Значительное число работ посвящено изучению времени жизни мембран от концентрации ПАВ стабилизаторов мембраны. При этом обнаружено резкое возрастание времени жизни мембран в узком интервале ПАВ стабилизаторов , что находится в соответствии с теорией Д. Кашчиева и Д. Ексеровой. Влияние гидрофильных ПАВ на устойчивость тонких мембран исследовалось в работах 8, 9. Г. Зоннтаг и Г. Кларе 8 обнаружили стабилизирующее воздействие на мембраны из моноолеина при малых концентрациях, большие добавки Ир вызывали уменьшение устойчивости.