Введение к работе
Актуальность темы. Широкое и многообразное применение, оксидов требует все более полного и детального исследования их свойств в различных условиях.Учитывая,что физико-химические свойства дисперсных систем существенно зависят от электрических свойств границы раздела оксид - раствор,знание электроповерхностных свойств и агрегативной устойчивости различных оксидов позволит предсказать поведение системы и путл оптимизации производственных процессов,Кроме того,исследование свойств дисперсных систем оксидов имеет общенаучное значение, поскольку до сих пор остается не вполне выясненными вопросы возможности и условий образования граничного соль-ватного слоя на поверхности твердого геяа,взаимосвязи элект-роповерхностнкх свойств и агрегативной устойчивости дисперсных систем.
Работа выполнена в СП6ГГУРІІ и химическом факультете СПбГУ при финансовой поддержке Российского государственного комитета по делам науки л высшей школы /ГРАЛТ 2-93-12-67/.
Цель работы заключалась в установлении общих закономерностей и различий электроповерхностнкх свойств и агрега-тивной устойчивости дисперсий ряда оксидов,а такке в проверке представлений о взаимосвязи кх интегральных электроповерхностных характеристик и агрегативной устойчивости.
В соответствии с цельп работы были поставлены следующие задачи:
1.Получелке и сравнение зависимостей электрокинетического потенциала и удельного поверхностного заряда частиц различных оксидов от рН дисперсионной среды в широком диапазоне концентраций 1:1-зарядных электролитов.
2.Определение констант ионизации и доли ионизированных гпдроксильннх групп в ТНЗ на поверхности частиц исследуемых оксидов.
3.Проведение сравнительного изучения агрегативной устойчивости дисперсий оксидов в широком диапазоне рН и концентраций 1:1-зарядных электролитов; выявление правомерности подхода к-агрегативной устойчивости дисперсий оксидов с позиций теории ДЛФО путем сопоставления экспериментальных и расчетных данных; определение связи агрегативной устойчивости дисперсий оксидов со степенью лиофгшізации их поверхностей.
4.Сопоставление результатов исследования агрегативной
устойчивости дисперсии оксидов в условиях их изоэлектричес-кого состояния к значений дрКа и .c<+T1I3, характеризующих состояние поверхности частиц оксидов в~~точке нулевого заряда /ТНЗ/ с целью выявления корреляции мезду этики характеристиками .
Научная новизна работы заключается в том,что впервые:
-проведено сравнительное комплексное исследование электроповерхностных свойств и агрегативной устойчивости дисперсій ряда оксидов.
-обнаружена взаимосвязь интегральных электроповерхност-ншс характеристик /ТНЗ.КЗТ.дрКа, с<+тнз/ с агрегативной устойчивостью дисперсий оксидов ь условиях их ТНЗ.
-показано,что агрегативная устойчивость дисперсий оксидов,характеризующихся малими значениями лрКа и значительными ы „.,„,макет бить количественно описана с позиций теории
+ТНЗ *
ДЛФО,тогда как для объяснения агрегативного поведения дис
персий оксидов,для которых свойственны большие значения
дрКа к малые с* необходимо привлечение представлений о
силах отталкивания,отличных от ионно-электростатических.
-на примере дисперсий различных оксидов продемонстрирована корреляция кинетики коагуляции дисперсий в ТНЗ и их электроповорхностных характеристик ДрКа, <*„„_/: кинетика
+ і Но
коагуляции дисперсий оксидов с малыми дрКа может быть количественно описана теорией Смолуховского; по мере возрастания значений дрКа наблюдается все большее замедление скорости коагуляции дисперсий в ТНЗ вплоть до нолной агрегативной устойчивости дисперсной системы.
Практическая ценность. Проведенное исследование позволяет на основе электроповерхностнкх свойств осуществлять выбор условий,в которых дисперсии оксидов обладают необходимой степенью агрегативной устойчивости,с целью оптимизации различных промышленных технологий и процессов очистки сточных вод.
На зпш'л.ту выносятся следующие положения: -агрегативная устойчивость дисперсий оксидов в условиях ТНЗ существенно зависит от их интегральных злектроповер-хносткых характеристик /ТНЗ.ИЭТ.дрКа,<*+тнз/: сиетеш с большими дрКа устойчивы в ТНЗ,системы с малыми дрКа - неустойчи- . вы.
-в растворах 1:1-зарядных электролитов /КСІ.Л'аСі/ 10-3-10-^ моль/л агрегативнум устойчивость дисперсий С1-2О3. ^-Feo-Og^-FeO^.^-A^O^ необходимо трактовать с позиций классического варианта теории Д.ЧСО,а агрегативнуи устойчивость дисперсий ZrOg.j'-AloQlf./VlyjOr;, Т;02 - с привлечением представлений о граничных слоях.
-в растворах 1:1-зарядных электролитов /КСІ.л'аСі/ 10" моль/л кинетику коагуляции дисперсий (^(^toc-f^Og.rf-FeO^, of-AlgOg в ТНЗ мошо рассматривать с позиций теории Смолухов-ского; для других исследованных оксидов отклонение, от теории Смолуховского возрастает в следующем ряду: Т;02< ^ь205<: j--A1O0I^< Zr02 в соответствии с возрастанием лрКа этих оксидов.
Апробация паботн. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на конференции по научным и научно-техническим мероприятиям стран СНГ /Одесса,1993/,на XII Скандинавском симпозиуме по поверхностной химии /Финляндия,1994/, на Международном конгрессе "Вода:Экология и технология" /Москва,1994/,на Международной конференции "Коллоидная химия в решении проблем охраны окружающей среды" /Минск,1994/,на 1 Дерягинских чтениях /Москва,1995/.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ,в том числе 2 статьи и тезисы 4 докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы,экспериментальной части,выводов,библиографии из 295 наименований и приложения.Работа изложена на 215 страницах машинописного текста,включает 13 таблиц и 68 рисунков.