Получение и электроповерхностные характеристики пористых стеклянных мембран различного состава в растворах 1:1 - зарядных электролитов

• Автор: Медведева, Светлана Васильевна
• Шифр специальности: 02.00.11, 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 308 с. : ил.

1.1. Общие принципы получения пористых стекол.

1.2. Явление мстастабнльной ликвации в трехкомпонентных

щелочебороенлнкатньх системах .

1.3. Общие представления о механизме выщелачивания двухфазных щелочеборосиликатных стекол

1.3.1. Закономерности получения микропористых стекол и формирование

их структуры

1.3.2 Особенности получения макропористых стекол

1.3.3. Влияние различных факторов на кинетику выщелачивания и структуру пористых стекол
1.3.3.1 Влияние состава исходного натрневоборосиликатпого стекла и условий его предварительной обработки
1.3.3.2 Влияние условий выщелачивания двухфазных натрнсвоборосилнкатных стекол на кинетику процесса.

1.3.4. Диффузионные процессы в пористом стекле

1.3.4.1 Диффузия взаимообменивающихся веществ в проработанном слое в ходе получения пористого стекла
1.3.4.2 Исследование диффузии электролита в готовом стекле из пористой пластины.
1.4. Общие представления о заряжении поверхности пористого стекла в растворах электролитов
1.4.1. Классические представления об образовании и строении двойного электрического слоя на поверхности оксидов.
1.4.2. Современные представления о заряжении поверхности оксидов.
1.5. Электрокииетичсскис характеристики тонкопорнстых мембран.
I.6. Изучение элсктропоперхностных свойств пористых стекол
II. Объекты исследования и методики эксперимента
.1. Объекты исследования
П.2. Методики измерений
.2.1. Исследование процесса выщелачивания двухфазных щелочеборосиликатных стекол
Н.2.2. Исследование структурных характеристик пористых стекол.
II.2.3. Исследование электроповерхностных свойств пористых стекол .
.2.3.1 Определение адсорбции потенциалопределяющих ионов
П.2.3.2 Определение электропроводности мембран.
П.2.3.3 Определение чисел переноса в мембранах.
И.2.3.4 Определение элсктрокинетического потенциала
пористых стекол
III. Экспериментальные результаты и их обсуждение
1.1 Пористые стекла, полученные из натрисвокалиевоборосиликатных стекол с добавкой и без добавки оксида свинца
III. 1.1. Исследование процесса выщелачивания стекол.
III. 1.2 Структурные параметры стекол МКЗ и НКС1.
II 1.1.3. Адсорбция потенциалопределяющих ионов на пористых стеклах
НК3 и НКС1.
1.1.4. Элсктрокннстнческис характеристики пористых мембран
НК3 и НКС1.
1.1.5. Числа переноса ионов К в пористых стеклах НК3 и ИКС1
Н. 1.6. Электрокннетическии потенциал пористых стекол
НК3 и НКС1.
1.2. Пористые стекла, полученные из иатриевоборосиликатпых стекол с добавкой и без добавки фтора
1.2.1. Исследование процесса выщелачивания стекол
1.2.2. Структурные параметры пористых стекол 8Б и ФФ.
II 1.2.3. Адсорбция потепциалопределяющих ионов па стеклах
8Б и НФФ.
1.2.4. Электрокинетичсские характеристики пористых мембран
8Б и НФФ.
1.2.5. Числа переноса ионов К в пористых стеклах 8Б и НФФ.
II 1.2.6. Элсктрокинетическин потенциал пористых стекол 8Б и НФФ.
II 1.3. Расчет электрохимических характеристик пористых стекол
Литература
Приложение
Введение


При этом скорость выщелачивания двухфазного стекла, определяемая составом нестойкой фазы, остается такой же, как в случае выщелачивания стекла, термообработанного только при низкой температуре. Рис. Схема получения и строения микро и макропористых стекол. Время щелочной проработки, необходимое для полного удаления вторичного БЮ из пор МИП стекол различной толщины, зависит от содержания 1 в МИП стекле рис. Структура МАП стекол отличается стабильностью своих параметров и не изменяется со временем при хранении на воздухе или в кислоте. Таблица 1. Параметры ликвацнонной и пористой структуры исследованных стекол . С. 4ч. С, 1 ч. С, 4ч. С, 2ч. С, 4ч. С, 5ч. С, 4ч. С, 5ч. Примечание. В скобках указаны ориентировочные значения. Рис. Изменения в структуре микропористого стекла, полученного из закаленного до 0 С прозрачного натриевоборосиликатного стекла , в результате обработки раствором 0. М КОН в течение разного времени . Влияние состава исходного натриевоборосиликатного стекла и условии его предварительной тепловой обработки. Современные представления о мстастабильной ликвации в оксидных стсклообразующнх системах изложены в работе 1 . Согласно диаграмме ликвации в системе В2О3 рис. ИБС стекла в совокупности с определенным режимом его тепловой обработки определяется состав и объемная доля нестойкой фазы, а также в случае с двухкаркасной структурой размеры каналов, образуемых ею в двухфазном НБС стекле. Если относительный объем одной из сосуществующих фаз составляет , эта фаза почти всегда образует замкнутые включения капли. Форма их чаще близка к шаровидной. Для реализации двух каркасной структуры, что является одним из основных требований для получения микро и макропористых стекол, требуется не менее меньшей по объему фазы . Область составов, пригодных для получения таких пористых стекол указана на диаграмме рис. Отметим, что в случае капельноматричной структуры возможно получение ультротоикопористых стекол типа молекулярных сит . Влияние состава щелочеборосиликатных стекол, а также режимов их тепловой обработки на скорость их взаимодействия с кислотой изучалось в работах Молчановой, Жданова, Добычнна, Ботвинкипа, Такамори, Томозава, Егуши и их сотрудников см. В системе ЫаВз5Ю2 особое место занимают стекла, состав которых характеризуется низким соотношением ЫагОВгОз. Из таких стекол даже при большой концентрации БЮг сравнительно легко выщелачиваются компоненты гО и В2О3 . Бор, находящийся в тройной координации, является химически нестойкой составной частью и легко вымывается из стекла кислотами вместе со связанной с ним окисыо натрия. В остатке сохраняется неповрежденным почти чистый пористый скелет кремнезема с незначительной иримесыо щелочи. Это явление послужило началом для разработки технологий получения микропористых высококремнеземных стекол. При некотором избытке щелочи когда соотношение ЫагОВгОз превысит бор переходит из тройной координации в четвертную. Это приводит к образованию кремниевоборокислородного каркаса, более устойчивого к воздействию кислоты по сравнению с борокислородными связями . Следовательно, снижается возможность получения пористых стекол из двухфазных стекол с соотношением 0 . Влияние состава исходного стекла на химическую устойчивость двухфазных ИБС стекол демонстрируют рис. Видно, что при постоянном молярном отношении ЫагОВ2Оз обогащение стекла кремнеземом увеличивает его химическую устойчивость. При одном и том же содержании БЮ в стекле скорость его выщелачивания увеличивается при уменьшении молярного отношения ЫаВз. Известно, что составом исходного стекла и условиями его тепловой обработки определяется состав химически нестойкой фазы двухфазного ЩБС стекла . Время кислотой мрорабсики, ч. Рис. Взаимосвязь между глубиной разрушения и временем кислотной проработки двухфазных ИБС стекол с одинаковым молярным отношением МаВз 0. БЮ2 по данным . Содержание указано цифрами у кривых. Время кислотой прорабо 1кн, ч. Рис. Кинетические зависимости глубины разрушения двухфазных НБС стекол с масс. БЮг с разным молярным отношением Вз по данным точки опущены. Отношение МаВз указано цифрами у кривых.