Электрохимический синтез низкоплотных углеродных материалов для очистки воды

• Автор: Яковлева, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 132 с. : ил

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Особенности электрохимического синтеза соединений внедрения графита с кислотами

1.2. Терморасширенный графит новый ншкоплотный углеродный материал

1.3. Природные сорбционные и ионообменные материалы в процессах водоочистки от катионов
1.4. Влияние состава поверхности пористых углеродных материалов на адсорбционные и ионообменные свойства

1.5. Современные методы очистки воды от соединений тяжелых металлов

Глава 2. Методика эксперимента

2.1. Потенциометрические и потенциодинамические измерения

2.2. Электрохимический синтез нитрата графита

2.3. Гидролиз, промывка и термообработка СВГ с азотной кислотой
2.4. Определение свойств СВГ, окисленного графита и пенографита
2.5. Изготовление пористых самопрессованных углеродных фильтров
2.6. Оценка адсорбционной и ионообменной способности пенографита и фильтров
Глава 3. Электрохимический синтез терморасширяющихся
соединений графита в азотнокислых электролитах
3.1. Изучение анодных процессов на дисперсном графитовом электроде в .5М НХ
3.2. Влияние концентрации азотнокислых электролитов на реакции анодного интеркалирования дисперсного I рафита и свойства СВГ
3.3. Электрохимический синтез низкотемпературных терморасширяющихся соединений графита в Н1Ч
Глава 4. Использование углеродных материалов для очистки воды
4.1. Получение и свойства терморасширенного графита
4.2. Очистка воды терморасширенным графитом
4.3. Изготовление и исследование фильтрующих элементов из терморасширенного графита
Выводы
Список литературы


В ковалентных соединениях графита КСГ чередование слоев интеркалата и углерода сохраняются, но наблюдается деформация плоских углеродных сеток. К КСГ относятся фторид графита или фторуглерод x 1. Плоское строение гексагональных слоев в СВГ сохраняется, происходит лишь увеличение расстояния между ними 1. При этом в донорных СВГ на графитовых слоях отмечается появление избыточных свободных электронов, в акцепторных распределенного положительного заряда делокализованных дырок . К донорным относятся СВГ с щелочными и щелочноземельными металлами, их сплавами, лантанидами. КС8 ВаС6 4 x 6II624 IIX8 и другие 1,,,,. Акцепторные СВГ образуются с галогенами, галогенидами, кислотными окислами, сильными кислотами Бренстеда СВг2 81 С6ГеС С 224 53 ССГО7 и другие 1,3,,. Соединения, в составе которых присутствуют два интеркалирующих агента называют гетеро или тройными СВГ. Причем разнородные интеркалагы могут присутствовать совместно одном межслоевом пространстве или чередоваться . Наиболее общим и характерным свойством СВГ является наличие целого спектра соединений. Они называются ступенями и определяются количеством слоев атомов углерода между двумя ближайшими слоями внедренного вещества. Классическое представление ступени ого строения СВГ приведено на рис. Концепция сгущенного строения СВГ предполагает, что толщина незаполненного межслоевого пространства всегда остается равной 3, А . Плоскостное строение графитовых сеток сохраняется на протяжении всего образца СВГ независимо от структуры внедренного слоя и номера ступени. Период идентичности для п ступени определяется соотношением Цп Нп1где межплоскостное расстояние между графитовыми сетками с внедренным веществом, а с в исходной углеродной матрице. В большей степени реальным процессам внедрения и строению СНГ соответствует доменная модель Дюма Эрольда рис. Рис. Модели строения СВГ. Дюма Эрольда. С период идентичностислой 1 рафита ОСЮ слой внедренного вещества. Она предполагает существование в пределах кристаллита СВГ доменов любой ступени, внутри которых действуют все положения классической концепции ступеней, образование дефектов р. На протяжении всего образца СВГ слои графита, оставаясь плоскими лишь на некотором расстоянии, изгибаются таким образом, что в каждом слоевом пакете фиксируется заданная ступень. Увеличение межплоскостного расстояния в процессе внедрения Интерпола1та требует энергетических затрат в 1. С . Характер связей и расстояние СС в углеродных сетках при образовании СВГ практически не изменяется. СВГ с кислотами, относятся к соединениям акцепторного типа и часто называются кислыми солями графита, поскольку в процессе внедрения углеродные сегки приобретают положительный заряд макрокатион, а слой интеркалата играет роль макроаниона. Рюдорф впервые показал возможность получения таких соединений химическим и электрохимическим окислением графита . В обоих случаях на первой стадии под действием окислителя или электрического тока образуются макрокатионьг Ср, которые затем нейтрализуются внедряющимися в межслоевые пространства анионами кислоты. Вместе с ними, как правило, совнедрякггся за счет наличия водородных связей и молекулы кислоты. Согласно классическим представлениям 1 соли графита можно выразить общей формулой 04пАтНА, где п номер ступени СВГ. НСЮ4, ОТ. НВГ4, Н3Ю4, Ш1 и другие 1,,. БГ и нитрат НГ графита, так как они являются, в современных технологиях, промежуточными продуктами получения герморасширенною графита . В настоящее время СВГ акцепторного типа получают химическим и электрохимическим способами. Общие закономерности как химического, гак и электрохимического методов синтеза практически одинаковы для БГ и НГ, однако для БГ они изучены в значительно большей степени. В связи с этим основные моменты механизма образования СВГ будут рассмотрены на примере БГ. С Ох2 тН 1 Н,4 НОх2 1. В качестве окислителя может быть использован широкий круг соединений СЮ3 К. СьОт МНБ А НШ3 КМп Н2 и др. Электрохимический синтез основан на анодном окислении графита в растворах Н2Б достаточной концентрации. При этом можно вьщелить следующие стадии 1,,,.