Анотації 

Мальцева Т.В. Синтез та адсорбційна поведінка дисперсних композиційних матеріалів на основі оксидів багатовалентних металів та карбону. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.04 - фізична хімія. - Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадского НАН України, Київ, 1999.

   Дисертацію присвячено дослідженню основних закономірностей сорбції одно- та багатозарядних іонів на нових дисперсних композиційних матеріалів на основі оксидів багатовалентних металів та карбону. Запропоновано модель формування поверхневого заряду та іонообмінної сорбції на оксидних матеріалах. Знайдено, що умови синтезу композиційних материалів на основі оксидної кераміки, а саме температура та час піролізу метана, впливають на кислотно-основні властивості цих матеріалів. В дисертації вперше запропоновано використання поляризації карбону як електропровідної компоненти композиційних сорбентів для регулювання ступеню поглинання іонів поверхнею оксидів. Показано, що різниця потенціалів, яка використовується, обумовлює знак та величину заряду поверхні оксидів та відповідну величину ступеню іонообмінного поглинання іонів поверхнею композиційних сорбентів. Отримані результати праці дають можливість запропонувати використання композиційних сорбційних матеріалів на основі оксидів багатовалентних металів та карбону для ефективного електрохімічно стімульованого іонообмінного вилучення одно- і багатозарядних іонів з водних розчинів з наступною безреагентною регенерацією сорбентів.
   Ключові слова: сорбція, композиційні сорбційні матеріали, оксиди багатовалентних металів, заряд поверхні, безреагентна регенерація.

Maltseva T.V. Synthesis and adsorption properties of disperse compozite materials based on oxides of multivalent metals and carbon.

Thesis for a candidate’s degree by speciality 02.00.04 - physical chemistry. - The Institute of General and Inorganic Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 1999.

   The dissertation is devoted to determine the main laws governing the sorption of one- and multicharged ions on newly obtained disperse composed materials based on oxides of multivalent metals and carbon. A model for surface charge formation and ion exchange adsorption on oxide-based materials is proposed. It was found that synthesis conditions for the ceramic-based compozite materials influence their acid-base properties, tempetature as well as the time of methane pyrolysis. A new direction in ions adsorption control is elaborated which include the reversible polarization of electroconductive carbon component to changing of sorption and desorption degree. It is shown that the applied potential difference determines the polarity and amount of surface charge of oxides and the corresponding ion exchange on the surface of compozite materials. The results of the work have a high potential in indusrtial application for effective electrochemical ion exchange sorption of one- and multicharged ions followed be the regeneration of the compozite sorbents without chemical reagents.

Мальцева Т.В. Синтез и адсорбционное поведение дисперсных композиционных материалов на основе оксидов многовалентных металлов и углерода. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.04. - физическая химия. - Институт общей и неорганической химии им. В.И. Вернадского НАН Украины, Киев, 1999.

   В диссертационной работе исследованы сорбционные свойства новых композиционных сорбционных материалов (КСМ) на основе оксидов многовалентных металлов и углерода, синтезированных с целью их использования в качестве сорбционных электродов, обладающих ионообменной функцией и электропроводностью. Материалы оптимизированы с точки зрения максимальной эффективности безреагентного электрохимического управления сорбционным равновесием и степенью адсорбциии (десорбции) одно- и многозарядных ионных соединений, как в форме анионов, так и в форме катионов. С этой целью в качестве сорбционной компоненты композиционных материалов выбраны дисперсные гидратированные оксиды многовалентных металлов и пористые керамические материалы на основе оксидов алюминия и циркония, обладающие следующим набором необходимых свойств :
   - амфолиты, проявляющие в растворах как катионообменную, так и анионообменную функцию;
   - зарядовый (гидролитический) механизм поглощения ионов;
   - высокая степенью дисперсности (пористости);
   - соответствующее распределение пор по радиусам (мезо- и макропористая структура);
   - стойкость в электрических и радиационных полях и в окислительных средах;
   - доступность, невысокая стоимость, легкость получения и модифицирования поверхности.
   Изучены закономерности формирования заряда поверхности раздела фаз оксид/электролит и модифицированный оксид/электролит. Полученные результаты проанализированы с точки зрения имеющихся в литературе электростатических моделей. Предложен подход к описанию изотерм адсорбции анионов и катионов электролита, в том числе протонов, оксидными и гидроксидными ионообменными материалами с точки зрения мембраннного равновесия Доннана на границе раздела фаз. Показан линейный характер зависимости заряда поверхности оксидов многовалентных металлов от логарифма активности ионов электролита. Полученные закономерности применены к процессам электрохимически стимулированного поглощения ионов с использованием композиционных материалов.
   Исследовано влияние заряда углеродного материала на кислотно-основные и адсорбционные свойства ионообменных материалов на основе оксидов многовалентных металлов. Обнаружено закономерное изменение адсорбционных свойств оксидов при введении углеродной компоненты, аналогичное тому, которое наблюдается при введении в структуру оксидов добавок, изменяющих силу кислотных центров. При исследовании адсорбционного поведения углерод-оксидных метериалов на основе углеродного войлока и гидратированного диоксида циркония обнаружены взаимосвязь и взаимозависимость заряда поверхности углерода и сорбционной способности композиционных материалов. Показана возможность безреагентного изменения сорбционного равновесия на таких материалах путем изменения концентрации кислорода в электролите.
   Изучено влияние условий получения углеродной составляющей композиционных материалов на основе оксидной керамики и пиролитического углерода на их электроповерхностные свойства (положение точки нулевого заряда и распределение анионной и катионной функций сорбента). Обнаружено, что путем изменения температуры и времени пиролиза метана при получении электропроводного слоя углерода можно регулировать распределение анионо- и катиообменных свойств композиционных материалов на основе пористой оксидной керамики и пиролитического углерода. Показана возможность увеличения заряда поверхности композиционных сорбентов путем введения с использованием золь-гель технологии модифицирующих ионогенных материалов - ZrO₂ *nH₂O и Zr(HPO₄)₂*nH₂O.
   В диссертации впервые предложено использование поляризации углерода как электропроводной компоненты КСМ для регулирования степени поглощения ионов поверхностью оксидных сорбентов. В статических и динамических условиях сорбционного эксперимента изучено влияние поляризации и генерирования потенциалопределяющих ионов на адсорбционное равновесие и степень извлечения одно- и многозарядных ионов поверхностью композиционных сорбционных материалов. Показана возможность управления сорбционно-десорбционными процессами с путем изменения знака поляризации и величины разности потенциалов между сорбционным электродом и противоэлектродом. Показана возможность многократного проведения циклов сорбции-десорбции ионов и безреагентной регенерации композиционных сорбентов. Предложено использование композиционных сорбционных материалов на основе оксидов многовалентных металлов и углерода для электрохимически стимултрованного извлечения одно- и многозарядных ионов из водных растворов с последующей безреагентной регенерацией сорбентов.
   Ключевые слова: сорбция, композиционные сорбционные материалы, оксиды многовалентных металлов, заряд поверхности, безреагентная регенерация.

Скачати автореферат дисертації безкоштовно (повна версія)
Синтез та адсорбційна поведінка дисперсних композиційних матеріалів на основі оксидів багатовалентних металів та карбону