Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Влияние кислотно-основных и адсорбционных свойств оксида никеля на кинетику его растворения Агеева Юлия Сергеевна

Влияние кислотно-основных и адсорбционных свойств оксида никеля на кинетику его растворения
<
Влияние кислотно-основных и адсорбционных свойств оксида никеля на кинетику его растворения Влияние кислотно-основных и адсорбционных свойств оксида никеля на кинетику его растворения Влияние кислотно-основных и адсорбционных свойств оксида никеля на кинетику его растворения Влияние кислотно-основных и адсорбционных свойств оксида никеля на кинетику его растворения Влияние кислотно-основных и адсорбционных свойств оксида никеля на кинетику его растворения Влияние кислотно-основных и адсорбционных свойств оксида никеля на кинетику его растворения Влияние кислотно-основных и адсорбционных свойств оксида никеля на кинетику его растворения Влияние кислотно-основных и адсорбционных свойств оксида никеля на кинетику его растворения Влияние кислотно-основных и адсорбционных свойств оксида никеля на кинетику его растворения
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Агеева Юлия Сергеевна. Влияние кислотно-основных и адсорбционных свойств оксида никеля на кинетику его растворения : дис. ... канд. хим. наук : 02.00.01, 02.00.04 Москва, 2007 245 с. РГБ ОД, 61:07-2/349

Содержание к диссертации

стр.
Введение. 4

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9

1.1 Физико-химические свойства оксидных фаз никеля 9

(NiOx).

  1. Кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов 16 металлов.

  2. Кинетические теории растворения оксидов металлов в 19 растворах электролитов.

  3. Существующие методики анализа кинетических кривых 24 растворения оксидных фаз.

  4. Влияние комплексонов на электрохимические, 34 адсорбционные свойства оксидов и кинетику их растворения.

  5. Обзор результатов выполненных ранее исследований по 53 экспериментальному изучению кинетических закономерностей растворения оксида никеля с позиций формальной гетерогенной кинетики.

Глава 2. Объекты и основные методики проведения исследований по 58 изучению кинетических закономерностей растворения оксидов никеля в кислых средах

  1. Методы идентификации оксида никеля (II). 58

  2. Основные реактивы. 61

  3. Исследование кинетики взаимодействия оксида никеля 65 (II) с кислотами.

  4. Методика изучения кислотно-основных свойств оксида 75 никеля (II).

  5. Методика изучения электрохимических свойств оксида 81 никеля и пассивного никеля в растворах серной кислоты, ЭДТА и ОЭДФ.

  6. Статистический анализ погрешностей. 83

2.7 Сглаживание данных эксперимента. 84
Глава 3. Экспериментальное изучение электрохимических 86

особенностей окисления и растворения никеля, окалины с никеля и хромоникелевого сплава в минеральных кислотах.

  1. Экспериментальное изучение коррозионного и 86 электрохимического поведения пассивного никеля и его оксидов в серной кислоте.

  2. Моделирование анодного процесса и поляризационных 103 кривых log(i)-E.

  3. Исследование влияния комлексонов (ЭДТА, ОЭДФ) на 108 анодное поведение никеля в растворах серной кислоты.

  4. Травление окалины с металлического никеля. 110

Глава 4. Экспериментальное изучение влияния различных параметров 120 на кинетику растворения оксида никеля (II) в сернокислых средах и анализ кинетических кривых растворения.

  1. Результаты экспериментального изучения особенностей влияния внешних факторов на процесс растворения оксида никеля (II) в растворах кислот.

  2. Анализ кинетических исследований влияния серной кислоты H2SO4 и комлексонов ЭДТА, ОЭДФ на скорость растворения оксида никеля (II).

  3. Анализ зависимости удельной скорости растворения оксида никеля от различных параметров.

  4. Влияние окислителей и восстановителей на скорость растворения оксидов никеля (II) в кислых средах.

  5. Особенности влияния ЭДТА и ОЭДФ как ингибиторов процесса растворения оксидов никеля.

Глава 5. Результаты экспериментального исследования отдельных стадий механизма растворения оксида никеля в серной кислоте.

  1. Экспериментальное изучение кислотно-основных свойств NiO и разработка методов анализа полученных данных.

  2. Исследование адсорбционных закономерностей ионов водорода на оксиде никеля (II) в присутствии комплексонов ЭДТА и ОЭДФ.

Глава 6. Моделирование процессов растворения оксида никеля (II) в растворах электролитов (поиск механизмов растворения)

  1. Моделирование зависимости удельной скорости растворения оксида никеля (II) в серной кислоте от рН.

  2. Моделирование отдельных стадий процессов растворения оксида никеля (II).

  3. Результаты моделирования процесса растворения NiO в серной кислоте в присутствии добавок ЭДТА.

Общие выводы.

Литература.

Приложение.

Введение к работе

Никель находит применение в различных областях науки, промышленности, техники, но, пожалуй, наибольший спрос на этот металл предъявляют предприятия по производству сталей, до 2/3 которых в своем составе имеют никель. Постоянное сокращение запасов никельсодержащих руд и постоянно увеличивающееся его потребление определяют цену никеля, которая уже в 2004г. достигла высокого уровня. В связи с вышесказанным, совершенствование технологии извлечения никеля из оксидного сырья востребовано во всем мире, в том числе и в России.

Кроме того, оксиды и другие соединения никеля привлекали внимание многих естествоиспытателей в течение нескольких десятилетий.

При исследовании стехиометрического состава NiO была открыта нестехиометричность оксидов никеля, позволившая объяснить кинетику образования оксидных слоев при окислении никеля, открыть выпрямляющий эффект на границе никель-закись никеля и дать описание полупроводниковых свойств оксидов в зависимости от давления кислорода и температуры.

Принципы и модели каталитических и кинетических процессов, протекающих на границе оксид/газ, оксид/раствор разрабатывались также на образцах оксидов никеля. Многочисленные исследования по изучению кинетики растворения оксидов никеля и влияния различных параметров на этот процесс в растворах электролитов были также направлены на проверку применимости количественных модельных представлений гетерогенной, электрохимической и химической кинетики.

Потребность в реальных моделях растворения оксида никеля определяется необходимостью регулирования процессами растворения оксидов никеля и оптимизацией технологий выщелачивания оксидно-никелевых руд, травления окалины и удаления отложений с теплоэнергетического оборудования. Решение этих задач сдерживается

отсутствием детальных экспериментальных исследований и недостаточной разработкой теории растворения оксида никеля (II). Комплексоны оказывают значительное влияние на скорость растворения оксидов металлов. Представляется актуальным обобщение и систематизация большого количества кинетических данных по растворению оксида никеля в кислых средах с участием комплексонов, а также поиск стимуляторов и выяснение механизма данного процесса для понимания взаимосвязи поверхностных электрохимических явлений на оксиде никеля с их кислотно-основными свойствами и механизмом растворения.

Выбор в качестве объектов исследования никеля определен как практическими (гидрометаллургическая переработка медно-никелевых руд), так и теоретическими аспектами. В настоящее время наиболее полно процесс растворения изучен на оксидах никеля, что дает возможность приложения установленных закономерностей и теорий к оксидам других металлов.

Развитие теории растворения требует введения представлений из гетерогенной электрохимической кинетики и адсорбционных явлений. На кафедре МГТУ МАМИ и в ряде зарубежных школ накоплен экспериментальный материал по растворению различных оксидов, но еще не разработаны обобщенные модели растворения оксидов никеля.

Результаты систематических исследований в этом направлении позволили бы количественно описать процессы растворения оксидов никеля.

Достоверность и новизна полученных результатов.

Впервые получены экспериментальные данные по адсорбции и кислотно-основным свойствам оксида никеля в растворах комплексонов, показано влияние этих свойств на скорость растворения оксида никеля. Полученные данные ИК-спектроскопии, а также констант кислотно-основных равновесий и рН точки нулевого заряда в растворах серной кислоты с различным содержанием ЭДТА и ОЭДФ позволили объяснить лимитирование процесса растворения оксида никеля (II) комплексонами.

Проведен анализ кинетических и адсорбционных закономерностей оксида никеля, на основании чего предложен механизм и лимитирующая стадия растворения оксида никеля (II), а также пассивного никеля в растворах серной кислоты.

Точность и достоверность полученных результатов обеспечивается применением современных приборов и компьютерных методов обработки экспериментальных данных. В работе широко представлены современные способы идентификации оксида никеля (II) и конечных продуктов его растворения, описаны компьютерные программы анализа кислотно-основных равновесий, возникающих на границе оксид никеля (П)/раствор.

Теоретическая и практическая значимость работы.

В диссертационной работе показана возможность использования оксидов NiO в качестве сорбента ионов водорода. Определены режимы выщелачивания, при которых оксид никеля (II) растворяется с максимальной скоростью при переработке обедненных никелевых руд, технологических отходов (например, регенерации катализаторов), травлении окалины с поверхности никельсодержащих сталей.

Разработаны компьютерные методы анализа свойств оксида никеля, позволяющие учитывать ДЭС, возникающий за счет адсорбции потенциалопределяющих ионов, определить концентрацию кислотно-основных центров на поверхности, константы кислотно-основных равновесий и рН точки нулевого заряда, по которым можно судить о кислотно-основных свойствах оксида никеля.

Результаты исследования влияния комплексонов на кинетику растворения оксида никеля (II) вносят свой вклад в теорию и практику применения комплексонов.

На защиту выносятся

  1. Экспериментальные результаты по кинетике растворения NiO в растворах кислот (H2SO4, ЭДТА, ОЭДФ) при различных их концентрациях, рН, температур.

  2. Результаты получения кислотно-основных констант и рН точки нулевого заряда для суспензий NiO в водных растворах при различной концентрации фонового электролита (КС1).

3. Методы анализа кривых потенциометрического титрования суспензий
NiO, отдельных навесок и зависимости электрокинетического потенциала от
рН, которые установили природу кислотно-основных равновесий. Это
позволило рассчитать константы этих равновесий, распределение ионов на
поверхности оксида и определить параметры двойного электрического слоя
на границе оксид/раствор.

4. Результаты кинетических данных адсорбции ионов водорода (в
присутствии и отсутствии добавок ЭДТА, ОЭДФ) на оксиде никеля (II).

5. Результаты электрохимических исследований при анодной
поляризации пассивного никеля и его оксидов, позволяющие уточнить
природу лимитирующей стадии растворения NiO в растворах кислот.

6. Механизм растворения NiO с использованием представлений о
существовании кислотно-основных квазиравновесий на границе
оксид/раствор.

Цель работы. Целью настоящей работы является изучение механизма растворения пассивного никеля, NiO в растворах кислот (H2S04, ЭДТА, ОЭДФ) на основании адсорбционных и кислотно-основных свойств с позиций гетерогенной и электрохимической кинетики.

Задачи:

1. Изучить влияние добавок комплексонов и различных факторов

( "*, рН, Т, ф) на кинетику растворения оксида никеля (II) в растворах серной кислоты и аммиака;

2. Найти функциональную зависимость удельной скорости

растворения (W) от различных параметров растворения ( »", рН, Т, ф);

  1. Проверить применимость теории строения ДЭС для описания адсорбционных и кинетических явлений на границе оксид/электролит;

  2. Разработать обобщенную схему кислотно-основной модели растворения оксидов, базирующуюся на теории строения ДЭС на границе оксид/электролит, ионного обмена и кислотно-основных равновесий.

В данной диссертационной работе будут представлены результаты изучения влияния комплексонов на процесс растворения оксида никеля (II) в серной кислоте и моделирования данных процессов для поиска механизма участия комплексонов в процессе растворения.

Диссертация представлена в 6 главах с приложением.

Результаты работы докладывались на научно-технических конференциях Московского педагогического государственного университета, Российского университета дружбы народов.

По материалам исследования имеется 8 публикаций.

Похожие диссертации на Влияние кислотно-основных и адсорбционных свойств оксида никеля на кинетику его растворения