Электрохимическое получение магнетита для синтеза магнитных жидкостей

• Автор: Бажанова, Анна Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Структура и свойства магнитной жидкости

1.2. Способы получения магнитных наночастиц.

1.2.1. Карбонильный способ.

1.2.2. Конденсационный способ

1.2.3. Электролитический способ

1.2.4. Получение магнитных наночастиц оксидов металлов.

1.2.5. Получение магнитнореологических суспензий технического назначения

1.3. Закономерности электрохимического растворения железа в водных растворах.

1.3.1. Электрохимическое поведение железа в щелочных средах

1.3.2. Электрохимическое поведение железа в нейтральных средах.
1.3.3. Электрохимическое поведение железа в кислых средах
1.3.4. Теория поверхностного комплекса с переносом заряда ПКПЗ.
1.3.5. Роль компонентов раствора в процессе анодного растворения железа
1.3.6. Влияние сульфат ионов на скорость растворения железа
1.3.7. Влияние хлорид ионов на скорость растворения железа.
1.3.8. Пассивность железа
1.3.8.1. Явление пассивности современное состояние и тенденции развития.
1.3.8.2. Пассивация железа в кислых сульфатных средах
1.3.8.3. Пассивация железа в слабощелочных и нейтральных хлоридных средах. .
1.3.8.4. Строение, состав и защитные свойства пассивирующих пленок на железе в нейтральных и щелочных средах.
2. ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.
2.1. Методика поляризационных измерений.
2.2. Методика определения выхода по току
2.3. Методы изучения структуры электродных материалов.
2.3.1. Рентгеновская дифрактометрия
2.3.2. Электронная микроскопия .
2.3.3. Мбссбауэровская спектроскопия.
2.3.4. Методика измерения магнитных свойств магнитной фазы и магнитных
жидкостей
2.3.5. Методика определения физикохимических свойств магнитных жидкостей.
2.3.6. Методика электрохимического получения магнетита.
Рис. 2.5. Схема экспериментальной установки
2.3.7. Температурнокинетический метод расчета кажущейся энергии активации процесса анодного растворения стали.
2.3.8. Электроды и растворы
2.3.9. Измерение
3. ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ
МАГНЕТИТА ДЛЯ СИНТЕЗА МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
3.1. Электрохимическое получение магнетита
3.2. Исследование анодного поведения углеродистой стали СтЗ в условиях,
обеспечивающих получение магнетита.
3.3. Оценка влияния параметров электрохимического процесса на скорость анодного
растворения стали СтЗ и магнитные свойства образующегося магнетита.
3.3.1. Оценка влияния параметров электрохимического растворения на анодный выход железа по току.
3.4. Исследования магнитных частиц, полученных электрохимическим способом. .
3.5. Исследование зависимости плотности тока от времени.
3.6. Измерение раствора в процессе электролиза.
4. ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ МАГНЕТИТА ПРИ
ЗАМЕНЕ ЛИСТОВОГО АНОДА НА МЕТАЛЛИЧЕСКУЮ СТРУЖКУ
4.1. Методика проведения эксперимента.
4.2. Определение геометрических характеристик чугунной и стальной стружки.
4.3. Влияние технологических параметров стружки на эффективность работы
электрохимического реактора с засыпным анодом
4.4. Сравнение эффективности работы различных моделей электрохимических
реакторов.
5. ГЛАВА 5. ПОЛУЧЕНИЕ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ.
5.1. Обработка магнитной фазы, полученной электрохимическим и химическим
способами из ЖСО, в электромагнитном поле ЭМП аппаратов с различными параметрами.
5.2. Синтез магнитной жидкости на основе керосина с магнетитом, полученным
электрохимическим способом
6. ГЛАВА 6. ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ С МАГНИТНОЙ ФАЗОЙ,
ПОЛУЧЕННОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ СПОСОБОМ, ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ
6.1. Экспериментальные исследования.
6.2. Установканефтеловушка по очистке воды от нефтепродуктов.
7. ОСНОВНЫЕ ИТОГИ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ.
8. БИБЛИ РАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
9. ПРИЛОЖЕНИЕ.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
мж магнитная жидкость
МРС магнитнореологическая суспензия
ПАВ поверхностноактивное вещество
ПКГЗ поверхностного комплекса с переносом заряда
ПАК поверхностный адсорбционный комплекс
ВДЭ вращающийся дисковый электрод
нп нефтепродукт
ЭМП электромагнитное поле
мс магнитосборник
жсо железосодержащий отход
ВВЕДЕНИЕ


Синтезированы магнитные жидкости с магнитной фазой, полученной электрохимическим способом, пригодные для сбора нефтепродуктов с поверхности воды. Технология сбора отработана на лабораторной и опытнопромышленной установках. Синтез МЖ на основе керосина с магнетитом, полученным электрохимическим способом, позволяет снизить в 1,5 раза стоимость по сравнению с МЖ, полученными из железосодержащих отходов методом химической конденсации. Результаты испытания МЖ на углеводородной основе с магнетитом, полученным электрохимическим способом, для очистки поверхности воды от нефтепродуктов на лабораторной и опытнопромышленной установках. Выводы, сделанные по результатам работы, являются достоверными, научные положения архументированы и прошли апробацию на научных конференциях и в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК. Личный вклад автора. Автором лично получены, обработаны и систематизированы экспериментальные данные, приведенные в данной работе. Постановка цели и задач исследования, анализ, обсуждение экспериментальных данных проведены совместно с научным руководителем и научным консультантом. Подготовка публикаций и заявок на изобретение проведена с соавторами публикаций. Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на пятьдесят девятой научнотехнической конференции ЯГТУ г. Всероссийской студенческой научнотехнической школыконференции Инженерные науки защите окружающей среды г. Тула, ТулГУ XII Международной Плссской конференции по магнитным жидкостям г. Плс на Всероссийском смотреконкурсе научнотехнического творчества студентов высших учебных заведений Эврика, г. Российский Государственный университет экономики и сервиса, г. Шахты семинар Использование нанотехнологий при утилизации широкого спектра промышленных и бытовых отходов, г. Москва, ЗАО Концерн Наноиндустрия 4ой науч. Актуальные проблемы экологии Ярославской области г. Ярославль, Правительство Ярославской обл. РЭА, РАЕН Верхневолжское отделение XIII Международной Плсской конференции по нанодисперсным магнитным жидкостям г. Плс. Публикации. По материалам диссертации опубликовано работ, в том числе 9 статей в реферируемых журналах, рекомендованных ВАК, получен 1 патент РФ. Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 8 страницах, содержит 7 таблиц, рисунка и состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы, включающего 8 наименований и приложения. ГЛАВА 1. Магнитные жидкости представляют собой устойчивую коллоидную систему частиц магнитного материала, стабилизированного поверхностноактивными веществами в жидкостиносителе. Они были созданы в середине х годов и в то время были известны как феррожидкости, ферромагнитные жидкости, намагничивающиеся жидкости. Находясь в магнитном поле, они приобретают магнитный момент, который лишь на порядок меньше магнитного момента твердых магнетиков. В последние годы достигнуты успехи в создании магнитных жидкостей с широким спектром физических свойств. Разработаны методы получения магнитных жидкостей с различной феррофазой и на разных основах воде, углеводородах, фторуглеродах, жидких металлах. Магнитные жидкости обладают необычным сочетанием свойств магнетиков, жидкостей и коллоидных растворов, что дает основание считать их перспективным материалом. Они практически не стареют, не разлагаются, остаются жидкими в магнитном поле и полностью восстанавливают свои характеристики после снятия поля. Магнитная жидкость, сохраняя все свойства жидкости, обладает ещ и способностью взаимодействовать с магнитным полем, подобно железу и никелю. Более узкая характеристика магнитной жидкости коллоидный раствор, который получают диспергированием в воде, органической жидкости или в другой жидкой среде магнитных частиц ультрамикроскопического размера, покрытых поверхностноактивным веществом ПАВ, необходимым для стабилизации дисперсной системы. Величина подобной частицы порядка 2А 1 А 7мм1 . Размер магнитных частиц должен быть достаточно мал, поскольку устойчивость магнитной жидкости как коллоидной системы обеспечивается тепловым движением частиц, предотвращающим их слипание и оседание, а интенсивность такого движения возрастает с уменьшением размера частиц.