Разработка и исследование процесса глубокой очистки гидрозолей ультрадисперсных алмазов методом электродиализа

• Автор: Фролов, Александр Валериевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Бийск
• Количество страниц: 129 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Обозначения и сокращения.

Введение.
1 Основные свойства ультрадисперсных алмазов и обоснование выбора способа глубокой очистки

1.1 Способы синтеза ультрадисперсных алмазов

1.2 Физикохимические свойства ультрадисперсных алмазов.

1.2.1 Порошки ультрадисперсных алмазов.

1.2.2 Гидрозоли ультрадисперсных алмазов.

1.3 Способы очистки и сгущения гидрозолей УДА.

1.4 Выводы

2 Электромембранная очистка и сгущение гидрозолей ультрадисперсных алмазов.

2.1 Электродиализ гетерогенных систем.
2.1.1 Кинетика электрохимических процессов в мембранах
2.1.2 Массоперенос в растворе при деминерализации
2.1.3 Общий перепад электрического потенциала
2.1.4 Электромассоперенос через мембранный пакет.
2.2 Электрокинетические явления в гидрозолях УДА
2.2.1 Электрофорез частиц УДА
2.2.2 Агрегативная и седиментационная устойчивость гидрозолей УДА.
2.3 Периодический процесс электродиализа гидрозолей УДА.
2.4 Непрерывный процесс электродиализа гидрозолей УДА.
2.5 Выводы
3 Экспериментальное исследование процесса электрообработки гидрозолей
ультрадисперсных алмазов
3.1 Определение электрофизических свойств дисперсной системы
3.1.1 Определение динамической вязкости гидрозоля УДА
3.1.2 Определение удельной электропроводности гидрозолей УДА
3.1.3 Определение электрофоретических параметров частиц УДА
3.1.4 Определение обменной емкости УДА.
3.2 Исследование процесса электрообработки гидрозолей УДА в экспериментальной ячейке.
3.2.1 Определение оптимальных параметров периодического процесса
электрообработки УДА.
3.2.2 Определение возможности снижения несгораемых примесей в
гидрозолях УДА методом электродиализа
3.2.3 Определение удельной электропроводности диффузионного пограничного слоя
3.2.4 Определение влияния частиц УДА на удельную электропроводность дисперсной системы
3.2.5 Определение разности потенциалов в поперечном сечении электромембранной ячейки.
3.3 Проверка адекватности математического описания для периодического электродиализа гидрозолей УДА
3.4 Проверка адекватности математического описания для непрерывного электродиализа гидрозолей УДА
3.5 Выводы.
4 Методика инженерного расчета аппарата электрообработки гидрозолей
ультрадисперсных алмазов
4.1 Выбор технологической схемы электродиализной очистки гидрозолей УДА.
4.2 Методика расчета.
4.2.1 Основные исходные данные для расчета.
4.2.2 Определение расчетных параметров
4.3 Разработка технологической линии получения УДА глубокой очистки.
4.4 Выводы
Заключение
Список использованных источников


Их применение в перечисленных технологиях позволяет обеспечивать высокую надежность, снижать материальные и энергетические затраты, решает задачу экономии металлов, в особенности легированных сталей, позволяет получать совершенные поверхности и ненарушенные приповерхностные слои кристаллических и иных материалов высокоточной оптики. Проблема качественного использования УДА во всех вышеперечисленных областях состоит в необходимости получения порошка или гидрозоля алмаза с заданными физико-химическими свойствами и минимальным содержанием примесей. Выбор метода очистки, разделения и сгущения неоднородных дисперсных систем обуславливается, главным образом, размерами взвешенных частиц, разностью плотностей дисперсной и сплошной фазы. Наряду с так называемыми «классическими» методами разделения, к которым относят центрифугирование, фильтрацию, отстаивание, огромное развитие получили мембранные методы. Мембранные методы являются перспективными практически для всех отраслей промышленности, в которых возникает необходимость разделения, очистки и концентрирования растворов и суспензий органических или минеральных веществ. Значительный технологический эффект получен от воздействия на мембранные системы электрических полей. Несомненные достоинства мембранных процессов обеспечивают им значительные преимущества по сравнению с традиционными процессами разделения двухфазных систем как в отношении энергоемкости, компактности и простоты аппаратурного оформления, так и в отношении экологических требований [6. Широкая реализация мембранных процессов связана с необходимостью разработки аналитических и графоаналитических методов расчета аппаратуры для их осуществления, разработки справочных и руководящих материалов по выбору и проектированию мембранных аппаратов и систем для решения конкретных технологических задач. Не менее важны проблемы поиска оптимальных конструкций аппаратов мембранного разделения и определения условий проведения процессов в них, отвечающих решению тех или иных технологических проблем. Эта задача может считаться фактически решенной в том случае, если будут созданы надежные методы расчета процессов в мембранных аппаратах. В связи с тем, что мембранные методы обработки УДА практически не изучены, решение рассмотренных вопросов является одной из приоритетных задач. В ряде случаев надежные сведения о протекании процесса разделения и очистки можно получить путем непосредственного измерения. Чаще всего, в силу достаточно малых поперечных размеров модулей мембранных аппаратов, такой метод определения концентраций растворенных веществ внутри канала и у поверхности мембраны трудоемок и не всегда обеспечивает необходимую точность. Поэтому очевидно, что более целесообразно и экономически оправдано математическое моделирование. УДА глубокой очистки. Решение поставленных задач позволит получать продукт УДА высокого качества с минимальными энергетическими и материальными затратами. Первый раздел посвящен рассмотрению способов синтеза ультрадисперс-ных алмазов, основных физико-химических свойств порошков и гидрозолей УДА и методов их очистки. Во втором разделе отражены результаты моделирования процессов, протекающих при электромембранной очистке и концентрировании гидрозолей УДА. УДА, обеспечивающей взаимосвязь входных и выходных характеристик для периодического и непрерывного процессов. В четвертом разделе обоснован выбор технологической схемы глубокой очистки и предложен вариант методики инженерного расчета аппаратов электрообработки гидрозолей исходя из условий сохранения качества и конечной чистоты продукта, а также требуемой производительности. В заключении перечислены основные результаты работы. ФНПЦ «Алтай». Хочу выразить благодарность руководству предприятия и лично генеральному директору - генеральному конструктору, д. Жаркову A. C., заместителю генерального директора, д. Шандакову В. А., начальнику отдела , д. Лобановой A. A. за оказание всестороннего содействия при выполнении работы. Отдельная признательность начальнику лаборатории ультрадисперсных алмазов Ларионовой И. С. за неоценимую помощь и полезные советы при анализе и формировании теоретического и экспериментального материала. Выражаю огромную благодарность научному руководителю, д. Овчаренко А. Г. за его чуткое руководство, передачу научного опыта и знаний в процессе написании диссертации.