Термодинамика адсорбции олеата натрия, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот из воды, четыреххлористого углерода и гексана на высокодисперсном магнетите

• Автор: Блинов, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 101 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Строение кристаллической решетки и особенности синтеза магнетита

1.2. Термодинамика адсорбции и адсорбционные силы.

1.3. Интегральные и дифференциальные теплоты адсорбции, методы их определения.

1.4. Влияние неоднородности поверхности и взаимодействия молекул на ней на вид теоретических и экспериментальных кривых дифференциальных теилот адсорбции

1.5. Изотермы адсорбции .

1.6. Особенности адсорбции ПАВ па оксидах металлов

1.6.1. Адсорбция воды на оксидах металлов

1.6.2. Адсорбция ГАВ из водных растворов на оксидах металлов.

1.6.3. Адсорбция ПАВ из органических растворителей растворов на оксидах металлов
1.6.4. Особенности адсорбции на оксидах железа.
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1. Обоснование выбора методов п объектов исследования
2.2. Исследуемые вещества, их синтез и очистка
2.3. Калориметрический метод
2.4. ПК спектроскопический метод
2.5. Термогравиметрическое исследование суспензий магнетита
2.6. Равновесноадсорбционный метод.
2.7. Обработка результатов эксперимента.
2.7.1. Расчет параметров изотерм адсорбции
2.7.2. Расчет термодинамических характеристик процесса адсорбции.
ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Энтальпии испарения НгО, ССЬ н СМы из суспензии магнетита.
3.2. Интерпретация параметров изотерм адсорбции.
3.3. Термодинамика адсорбции олеата натрия и жирных кислот на магнетите.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Экспериментально установлено, что параметры изотерм адсорбции, удовлетворительно описываются в рамках теории объемного заполнения микропор ТОЗМ. Калориметрическим методом определены интегральные теплоты адсорбции олеата натрия из водных растворов и дифференциальные теплоты адсорбции олеиновой, линолевой и линоленовой кислот из четыреххлористого углерода и гексана на магнетите. На основе полученных экспериментальных данных рассчитана термодинамика адсорбции для рассматриваемых систем. Установлено, что в области малых концентрации исследуемых ПАВ происходит объемное заполнение микропор адсорбента с образованием упорядоченных структур адсорбата в порах, а в области больших концентраций ПАВ адсорбируется в мезопорах и на поверхности адсорбента. При адсорбции олеата натрия из ЬО и жирных кислот из СС и СбНц на поверхности высокодисперсного магнетита происходит конкурирующая адсорбция молекул ПАВ и молекул растворителя на активных адсорбционных центрах магнетита. Большой вклад в адсорбцию рассматриваемых ПАВ вносит влияние двойных связей молекул адсорбата, частичная десольватац я как поверхности адсорбента, так и молекул адсорбата. Влияние растворителя наиболее сильно проявляется при адсорбции олеиновой кислоты и уменьшается с увеличением количества двойных связей в молекуле рассматриваемых ПАВ. Полученные в работе результаты могут быть использованы в фундаментальных исследованиях процессов адсорбции ПАВ из растворов на поверхности металлов и их оксидов. Поскольку адсорбционные процессы являются основополагающими при разработке новых к оптимизации существующих методов синтеза устойчивых магнитных коллоидных систем, полученные в работе фундаментальные адсорбционные характеристики являются необходимыми при подборе ПАВ и растворителя при синтезе магнетитовых магнитных коллоидов. Результаты работы используются в процессе преподавания спецкурсов студентам высшего химического колледжа РАН. ГЛАВА . Магнетит является типичным представителем окислов типа шпинели, имеющей молекулярную формулу РеОТезОз. Ферритышпинели имеют сложную кристаллическую структуру, показанную на рисунке I в ее элементарной ячейке содержится всего ионов иона кислорода О, 8 Аи Б ионов железа. Как видно из рисунка, ионы С2, обозначенные белыми кружками формируют гранецентрированную кубическую решетку, в которой ионы железа занимают тетраэдрические положения, создаваемые четырьмя ионами О и называемые узлами А, и октаэдрические положения, окруженные шестью ионами кислорода и называемые узлами В. Узлы А и В называют также 8а и 6 соответственно 1. Благодаря такому строению магнетит проявляет ферромагнетизм, образуя структуру так называемой обращенной шпинели, в которой в узлы А идут ионы 1е, а в узлы В оставшиеся Ре и Ре ионы. Поскольку в узлах Врешетки локализованы оба иона Ре и Ре2 между ними происходит перескок электронов к возникает так называемая прыжковая проводимость. Рис. Строение магнетита 1. О2 28а, или узлы А решетки 36, или узлы В решетки. Поэтому у магнетита по сравнению с остальными ферритами наблюдается аномально низкое удельное электросопротивление, изменение которого при высоких температурах происходит даже но металлическому типу. Высокодисперсный магнетит получают методами дробления и конденсации. Наиболее перспективными являются методы химической конденсации, когда новая фаза возникает при протекании реакции, приводящих к образованию нерастворимых в данной среде веществ. Это могут быть реакции восстановления, окисления, обмена, гидролиза. ТО 44 I i4I I I i. В этом методе нитраты в щелочной среде автоматически устанавливают равновесие, соответствующее теоретическому соотношению III 21 2. Метод обладает существенными преимуществами по сравнению с другими методами получения высокодисперсных частиц магнетитов. Прежде всего, он высокопроизводителен, его производительность ограничена лишь емкостью химического реактора, так как сама реакция протекает очень быстро. Па свойства конечного продукта его структуру и форму гранул, степень дисперсности, адсорбционные свойства поверхности и т. Как показывают результаты работ 2 4 свойства магнетита зависят от природы анионов солей железа.