Разработка электрохимических методов и устройств для очистки и мониторинга водных технологических сред, содержащих растворенные органические вещества

• Автор: Нефедкин, Сергей Иванович
• Шифр специальности: 02.00.05, 03.00.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 288 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ ОЧИСТКИ ВОДЫХ СРЕД
1.1. Анализ электродных материалов и требования при их использовании для очистки водных технологических сред

1.2. Адсорбция кислорода и анодные пленки на металлах платиновой группы

1.3. Закономерности адсорбции и электрохимического окисления органических веществ на металлах платиновой группы.
1.4. Растворение металлов платиновой группы в условиях формирования анодных оксидных слоев.
1.5. Процессы выделения водорода и восстановление органических веществ на катодах в процессах электрохимической очистки водных технологических сред.

1.6. Методика проведения экспериментальных исследований тонкопленочных электродов.

1.6.1. Получение и структура тонкопленочных Р, Ре, Ш и

1г электродов.

1.6.2. Измерение потснциодинамическнх I, Ег, рсзистомстричсских

Я, Ег и ЯД кривых.
1.6.3. Методы исследования тонкопленочных электродов.
1.6.4. Методы получения и модифицирования тонкопленочных электродовкатализаторов на основе благородных металлов, сформированных на титановой основе.
1.7. Исследование тонкопленочных Р, Ре, Я1,г электродов на нсэлектропроводной подложке.
1.7.1. Резистометрнческос изучение адсорбции кислорода на тонкопленочных , , электродах
1.7.2. Исследование кинетики адсорбции кислорода на тонкопленочных
, и электродах.
1.7.3. Исследование коррозионных свойств топких пленок из металлов
группы в кислых растворах.
1.7.4. Формирование оксидного слоя на тонкопленочных иридиевых
электродах.
1.8. Исследование тонкопленочных электродовкатализаторов из благородных
металлов на титановой подложке и их сравнение с аналогами.
Выводы по главе 1 .
ГЛАВА г. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД.
2.1. Выбор оптимальных условий электрохимической обработки водной технологической среды, содержащей растворенные органические вещества
2.2. Организация процесса и устройства для электрохимической
обработки и обеззараживания воды.
Выводы по главе 2 .
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ДЛЯ МОНИТОРИНГА СОСТАВА ВОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД, СОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРЕННЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА
3.1. Научное обоснование и разработка методики программируемой электрохимической поляризации индикаторного электрода и средств измерения для определения концентрации различных веществ
3.2. Физикохимические закономерности процессов при проведении измерений в проточных электрохимических датчиках
3.3. Методы и устройства для измерения обратимо адсорбирующихся веществ
3.3.1. Мониторинг мочевины на гемодиализе.
3.3.2. Проточный датчик активного хлора.
3.3.3. Электрохимический датчик гидрокарбонатиона в физрастворе.
3.4. Методы и устройства для измерения поверхностно активных и необратимо адсорбирующихся веществ.
3.4.1. Методика экспресс определения содержания поверхностноактивных веществ в воде и адсорбционный электрохимический прибор ОДА контроль для определения октадсциламина в пробе водного теплоносителя.
3.4.2. Использование мобильного электрода для определения относительной эффективности ингибиторов коррозии.
3.4.3. Определение белка и небелкового азота на адсорбционном анализаторе
БИОконтроль
Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА СИСТЕМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД С КОНТРОЛЕМ ИХ СОСТАВА
4.1. Автоматизированная система получения питьевой воды для нужд автономного объекта на основе электрохимических методов
4.2. Использование бездиафрагменных проточных электрохимических устройств для очистки сточных вод различных производств.
4.3. Использование электрохимических устройств в автоматизированных системах очистки, обеззараживания и контроля состава воды плавательных бассейнов
4.4. Электрохимический мониторинг параметров обеззараживания
водопроводной воды при ее движении к потребителю.
Выводы по главе
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА БЛОКА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ ДИАЛИЗИРУЮЩЕГО РАСТВОРА АППАРАТА ИСКУССТВЕННАЯ ПОЧКА С ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ КОНТРОЛЕМ БЕЗОПАСНОСТИ ПАЦИЕНТА
5.1. Регенерация диализирующего раствора в аппаратах искусственная почка
5.2. Анализ механизма и выбор электродных материалов процесса электрохимической регенерации диализирующего раствора.
5.3. Разработка и испытание полномасштабных устройств для электрохимической регенерации диализирующего раствора.
Выводы по главе
ГЛАВА 6. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ МАССОПЕРЕНОСА ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ПРИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКЕ ВОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД В ЗАМКНУТЫХ
СИСТЕМАХ
Выводы по главе
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Другая классификация оксидов приведена в работах Шибата , где утверждается, что предельное заполнение это доказательство наличия монослойного хемосорбированного покрытия, названного им аоксид. При более жестких условиях окисления под ним образуется фазовый роксид, толщина которого может составлять монослоев. Методами спектроскопии получены доказательства наличия в анодной пленке роксида IV . В отличие от аоксида, Рокснд растет медленно, образуя мультислои, рост которых регулируется скоростью перехода окисленных частиц через оксидную фазу. В работах Бурке сообщается о возможном росте двух типов оксидных слоев па благородных металлах при анодной поляризации. Первый оксид компактный, обычно монослойного характера, его состав варьирует в зависимости от потенциала. Ион6 Косвенное подтверждение этому можно найти в работе , где спектроскопическими методами установлено, что анодные пленки, образованные на платине при потенциалах выше 1,2 В, даже после откачки в вакууме, сохраняют часть воды в составе гидратов. Это покрытие составляет лишь небольшую часть монослоя, т. Р1 обычно низка. Поверхностные атомы с высокой координацией не способны координировать около себя кислородсодержащие частицы они участвуют в образовании монооксидной хемосорбированной пленки. Образование гидратированных оксидов протекает при потенциалах ниже потенциалов образования компактного оксидного монослоя и является обратимым процессом. Циклирование платины в растворах серной кислоты до Ег2,1 В ведет к возникновению однокомпонентного гидратированного оксида, содержащего сульфатные включения во внутренней сфере, что смещает потенциал восстановления до Ег0,2 В. Процесс выделения кислорода на пленке, образованной до Ег2,1 В, значительно активируется пленки же, полученные при анодных потенциалов 2,1 В, имеют большую толщину, препятствуют прохождению молекул воды к поверхности электрода и, поэтому, снижают скорость выделения кислорода. Увеличение концентрации серной кислоты замедляет процесс окисления, активизируя растворение металла. Гидратированные оксиды включаются в процесс окисления органических веществ как кислороддонорныс частицы , хотя окисление углсродсодсржащих частиц затруднено вследствие образования продуктов прочной хемосорбции типа СО. Главное отличие этой концепции от модели хемосорбции состоит в том, что при восстановлении гидратированных оксидов образуются активные адатомы РГ, которые подвержены внешним рсдокспсрсходам в элсктрокатапизе. Толстые гидратированные оксиды неактивны по отношению к органическим веществам. Уточнение вопроса о соотношении субмонослоя, электросорбированных частиц и толстого фазового оксида, существенное для развития теории роста оксидных пленок и для идентификации состояния внешнего оксидного слоя как
электрокаталитической поверхности раздела, предлагалось в работах Шнбата , Бурке и Конвея . РЮ, а в контакте с раствором гидратированный оксид 1ОН6 . РЮг. В работе Конвея приведены результаты электрохимических исследований окисления платины в НгБОд после неполного восстановления фазового оксида на ее поверхности. Показано, что в этих условиях образование и восстановление монослоя хемосорбированного кислорода протекает на поверхности металлической платины независимо от фазового оксида. Это подтверждает данные Бурке о высокой пористости толстых оксидных слоев на платине. Рост толстой оксидной пленки протекает посредством переноса катионов Р возникающему благодаря взаимодействию приложенной анодной поляризации с поверхностными диполями Р. Таким образом, вслед за образованием элсктросорбированного слоя ОН частиц, происходит формирование стабильного монослойного покрытия, которое восстанавливается обратимо и независимо от объемного фазового оксида, находящегося на его поверхности. Следует подчеркнуть, что все рассмотренные модели не противоречат друг другу, а лишь демонстрируют, сколь важны дальнейшие исследования для установления реальной картины. В установлено сходство анодного поведения палладия в растворах с различными значениями с платиной.