Механосорбция диоксида углерода силикатами и сложными оксидами

• Автор: Калинкин, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Апатиты
• Количество страниц: 363 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Общие закономерности механохимических процессов в системе твердое тело газ.

1.2. Влияние различных факторов на скорость механохимических реакций

I

с участием газообразных веществ

1.3. Трибоадсорбция и трибоабсорбция.

1.4. Зависимость удельной поверхности и размера кристаллитов от атмосферы механоактивации. Влияние удельной поверхности на кинетику механохимических процессов в системе твердое тело газ

1.5. Исследование трибодиффузии в некоторых системах твердое тело газ.

1.6. Кинетические модели реакций механохимического синтеза.

1.7. Работы школы проф. П.Ю. Бутягина

1.8. Растворение СО2 в силикатных расплавах
Глава 2. СТРУКТУРНОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ СИЛИКАТОВ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ И МАГНИЯ ПРИ МЕХАНОХИМИЧЕСКОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С С
2.1. Процессы, протекающие при истирании силикатов кальция и магния в механической ступке на воздухе.
2.2. Поглощение СОг диопсидом при различных типах механических воздействий
2.3. Определение диоксида углерода в МАсиликатах на примере диопсида методом ИК спектроскопии.
2.4. Поглощение СИа,Сасодержащими алюмосиликатами при МА
2.5. Механохимическое взаимодействие карбоната кальция с диопсидом и аморфным кремнеземом
Глава 3. СТРУКТУРНОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ СИЛИКАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ ПРИ МЕХАНОХИМИЧЕСКОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С С.
3.1. Поглощение С метасиликатами щелочных металлов без механических воздействий
3.2. Поглощение С при МА и изменение удельной поверхности
3.3. Данные РФ А и ИК спектроскопии
3.4. Сопоставление процессов механохимнческого взаимодействия с С силикатов щелочных металлов и Са,содержащих силикатов
3.5. Процессы, протекающие при нагреве МАобразцов метасиликатов щелочных металлов.
3.5.1. Нагревание МАобразца метасиликата лития
3.5.2. Нагревание МАобразца метасиликата натрия.
3.5.3. Нагревание МАобразца метасиликата калия и сопоставление результатов с данными для образцов лития и натрия.
Глава 4. СТРУКТУРНОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОКСИДОВ И СЛОЖНЫХ ОКСИДОВ ПРИ МЕХАНОХИМИЧЕСКОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С С.
4.1. Механохимическое взаимодействие СаО и СаОИ2 с С.
4.1.1. МА гидроксида кальция в СО.
4.1.2. МА оксида кальция в С.
4.1.3. Сравнение процессов, протекающих при МА СаО и СаОН2 в С
4.2. Механохимическое взаимодействие оксидов редкоземельных элементов и иттрия с С
4.2.1. МА индивидуальных оксидов РЗЭ и иттрия
4.2.2. МА смешанных оксидов РЗЭ и иттрия.
4.3. Механохимическое взаимодействие СаМ М i, , , i и ii с
4.3.1. Механохимическое взаимодействие i и i с С.
4.3.2. Механохимическое взаимодействие СаММ , с С.
4.3.3. Механохимическое взаимодействие с С соединений ряда СаТЮз
СаТЮэ титанит СаБЮ3.
4.3.4. Микро и наноструктура вещества, образующегося при механохимическом взаимодействии перовскита СаПОэ и диопсида 6 с С
4.3.5. Исследование поверхности образца перовскита СаПОз после МА в углекислом газе методом ЭСХА.
4.4. Механохимическое взаимодействие 1ЛМ М 6,Та с С
Глава 5. КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ МЕХАНОСОРБЦИИ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА СИЛИКАТАМИ И СЛОЖНЫМИ ОКСИДАМИ
5.1. Са и содержащие силикаты и алюмосиликаты.
5.1.1. Взаимосвязь степени поглощения С со структурой и составом силикатов и алюмосиликатов.
5.1.2. Кинетическая модель механосорбции.
5.1.3. Корреляции с растворением С в силикатных расплавах
5.2. Кинетика механосорбцииС перовскитом СаТЮ3.
5.3. Влияние воды на механосорбцию С.
Глава 6. ВОЗМОЖНОСТИ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.
6.1. Использование механоактивации для повышения реакционной способности перовскита и титанита в отношении кислот.
6.1.1. Механоактивация перовскита
6.1.2. Механоактивация титанита
6.2. Использование механоактивации для усиления вяжущих свойств магнезиальножелезистых шлаков.
Список основных работ по теме диссертации
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
Список цитируемой литературы


Зависимость удельной поверхности и размера кристаллитов от атмосферы механоактивации. В системе твердое тело газ при протекании механохимических процессов газовая фаза играет двоякую роль. Вопервых, газ это реагент, и его природа непосредственно влияет на характер химического взаимодействия с твердым компонентом. Вовторых, газ является одновременно средой МА, влияющей на изменение удельной поверхности Буд по БЭТ твердого вещества, важнейшей величины, от которой зависит скорость гетерогенной реакции. Следует добавить также, что реакционная способность твердого тела при прочих равных условиях зависит не только от 8Л, но и от поверхности первичных кристаллитов пропорциональной квадрату их среднего размера. Последняя величина, как показывают приведенные ниже результаты, также чувствительна к атмосфере механической обработки. Необходимо отметить, что при сравнении влияния среды МА на указанные свойства всегда надо учитывать вид механического воздействия и его энергонапряженность. Строго говоря, кроме среды МА, другие условия эксперимента должны быть идентичны. Как показано многими экспериментами, при достаточно длительной механической обработке продолжительность которой определяется природой твердого вещества, среды, условиями эксперимента устанавливается стационарное состояние с постоянной 8уд, называемое равновесием Хюттига 5, с. Это состояние характеризуется равновесием двух противоположных процессов диспергирования и агрегации. Атмосфера МА может оказывать, влияние на протекание обоих этих процессов, что в конечном итоге определяет конкретные значения удельной поверхности и вид кривой 8уд время обработки. В частности, измельчение пластичных веществ, например, металлического никеля, в инертной атмосфере Аг после достижения максимума удельной поверхности сопровождается резким ее снижением вследствие протекания агрегативных процессов. При аналогичном измельчении 1 в среде СО кривая 8уд проходит существенно выше, и система достаточно быстро приходит в стационарное состояние . Предполагается, что в этом случае в результате хемосорбции оксида углерода формируется слой на поверхности частиц никеля, который препятствует их агрегации. Подобная картина наблюдается также при диспергировании карбида кремния в аргоне и в Нг 5, с. При обработке в атмосферах аргона и водорода удельная поверхность вЮ средний размер частиц сначала достигает практически одинакового значения, но затем 8уд в Аг начинает снижаться, а в 1Ь сохраняется постоянной. Молекулы водорода хемосорбируются на активных центрах частиц карбида кремния, снижая тем самым вероятность агрегации. Наряду с этим, средний размер первичных кристаллитов С в водороде меньше, чем в аргоне при одинаковом времени обработки, что может быть связано с ростом числа дефектов и их стабилизацией вследствие протекания хемосорбционных процессов и механохимических реакций 5, с. Эксперимент проводился с использованием корундовой и фарфоровой вибромельниц. Мелющими телами являлись шары из соответствующего материала. В корундовую мельницу ЬБ объемом 1. Для фарфоровой мельницы У1Ьга1ош эти параметры равнялись 0 мл, 0 г и мм, соответственно. Загрузка металла для обеих мельниц составляла 0. Скорость реакции контролировалась тензиметрически по падению давления кислорода в системе. Для обеих мельниц характерно прохождение скорости окисления через максимум, положение и величина которого определяется природой металла и условиями опыта рис. В более энергонапряженной мельнице рис. Восходящие и нисходящие ветви кривых для обеих мельниц достаточно точно аппроксимируются прямыми линиями. Поскольку ось ординат на рис. Для точного анализа кинетики реакций необходимы данные по изменению удельной поверхности. В работе они приведены только для никеля в случае обработки в фарфоровой вибромельнице на начальном этапе рис. Из рис. Буд по БЭТ на данном отрезке скорость ее роста с увеличением продолжительности обработки закономерно падает, что объясняется, вероятно, усилением агрегации частиц. Наряду с этим, как уже отмечено, скорость окисления возрастает с увеличением времени обработки экспоненциально рис.