Редиспергування порошків карбонатів металів та структурні особливості їх седиментаційних осадів - Автореферат

Національна академія наук України Інститут біоколоїдної хімії ім.Вперше показано, що під час редиспергування порошків відбуваються два послідовні процеси: перший - розтікання рідини по поверхні частинок шляхом переміщення у відкритих полідисперсних порах та другий - проникнення рідини в області замкненого повітря. Знайдено, що просторові структури, сформовані з частинок порошків досліджуваних карбонатів, є неоднорідними і середня щільність укладки частинок зумовлена як первинною, так і вторинною щільністю їхньої укладки. В этой работе обсуждены результаты исследований редиспергирования основных карбонатов меди и никеля, а также карбонатов марганца и кобальта в жидкостях разной химической природы, влияния на редиспергирование, агрегативную устойчивость и топологическую структуру поверхностно-активных веществ и РН среды. Впервые показано, что агрегативно-седиментационная устойчивость суспензий карбонатов металлов зависит от редиспергирования порошков, в котором различают два последовательных процесса: первый - растекание жидкости по поверхности частиц путем передвижения в открытых полидисперсных порах и второй - проникновение жидкости в закрытые области воздуха. Установлено, что влияние всех ПАВ (TRITON X-100, ATLAS G-3300 и HYAMINE 1622) на редиспергировательную способность среды в обоих последовательных процессах редиспергирования: перемещения жидкости в открытых порах и ее проникновение в закрытые области воздуха - зависит от дисперсности порошков (размеров пор, которые существуют в них): совокупное влияние ПАВ на степень редиспергирования грубодисперсных порошков (CUOH)2CO3 та MNCO3 есть значительно существеннее в сравнении с тонкодисперсными порошками (NIOH)2CO3 и COCO3.Висока концентрація твердих частинок, розвинута міжфазна поверхня, необхідність поєднання агрегативної та седиментаційної стійкості з міцністю та рухливістю їхніх структур зумовлюють визначальну роль поверхневих явищ під час формування таких систем. Попередні дослідження були направлені, в основному, на вивчення впливу таких чинників як природа, концентрація, комбінації низько-молекулярних електролітів, поліелектролітів, низько-та високомолекулярних поверхнево-активних речовин на агрегативну та седиментаційну стійкість та реологічну поведінку дисперсних систем на основі оксидів та гідроксидів металів. Маловивченою є проблема управління топологічною структурою дисперсних систем, яка має суттєвий вплив на технологічні процеси переробки дисперсних систем та властивості одержаних дисперсних матеріалів, зокрема на їхню відтворюваність. Проведені дослідження відповідають пріоритетним напрямкам розвитку науки і техніки в Україні і координувалися тематичними планами науково-дослідних робіт у рамках двох держбюджетних тем Міністерства освіти та науки України: "Колоїдно-хімічні властивості мінеральних дисперсій та топологія структурованих систем" (№ держреєстрації 01034001903, 2003-2005 рр.) та "Фізико-хімічні основи регулювання властивостей нанорозмірних дисперсій" (№ держреєстрації 01064001308, 2006-2008 рр.) Мета дослідження - встановити основні закономірності редиспергування порошків у рідинах та його вплив на агрегативну стійкість та структуру седиментаційних осадів суспензій на основі карбонатів металів.У першому розділі узагальнені результати вивчення колоїдно-хімічних властивостей порошків, подана класифікація дисперсних частинок, описані методи визначення їхніх розмірів та основні характеристики, обговорені питання формування однорідної коагуляційної структури проміжних дисперсних систем як однієї з необхідних умов одержання композиційних та керамічних матеріалів із заданими властивостями, показано вплив редиспергування порошків у рідинах на щільність обємного наповнення дисперсних систем, проаналізовано особливості адсорбції та стабілізації суспензій поліелектролітами і поверхнево-активними речовинами. Агрегативну стійкість суспензій оцінювали за діаметром агрегатів частинок, який визначали методом седиментаційного аналізу (спектрофлуориметр СМ 2203), розмір первинних частинок карбонатів металів та їхню форму спостерігали за допомогою скануючої електронної мікроскопії на приладі "Gemini DSM 289" (Zeiss, Німеччина). Цей показник, вперше запропонований нами, дозволяє, виходячи із експериментально знайденої початкової оптичної густини суспензій, оцінити зміну кількості первинних частинок в агрегатах після редиспергування: , де Dl - оптична густина дисперсійного середовища над осадом суспензій, Ds - початкова оптична густина суспензій, ? - густина речовини досліджуваних порошків, С - масово-обємна концентрація суспензій, h - товщина шару суспензій, k3, k4 - константи, які залежать тільки від хімічної природи порошків, n - кількість первинних частинок в агрегатах, V0 - обєм первинної частинки.

Основний зміст роботи