Закономірності адсорбції і інгібуючої дії катіоноактивних поліелектролітів і їх асоціатів з алкілсульфонатами натрію - Автореферат

Катіоноактивні поліелектроліти широко використовуються в якості ефективних добавок у гальванотехніці та інгібіторів корозії металів, коагулянтів і флокулянтів у технологіях гідрометалургії і водопідготовки, промоторів адгезії металокорду і гуми в шинній промисловості, стабілізаторів емульсій. Разом з тим, у наукових працях відсутні систематичні експериментальні дані, що дозволяють встановити механізми адсорбції та інгібуючої дії катіоноактивних поліелектролітів на металевих електродах. Роботу виконано відповідно до планів науково-дослідних робіт ДВНЗ "Український державний хіміко-технологічний університет", завдань держбюджетних науково-дослідних робіт Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України "Електрохімічні процеси за участю синтетичних поліелектролітних комплексів" (№ держреєстрації 0106U000250; 2006-2008рр.) "Електрохімічний синтез наноструктурних матеріалів в системах з метансульфоновими електролітами, які містять добавки ПАР" (№ держреєстрації 0109U1001259; 2009-2011рр.). Мета роботи - на підставі систематичних експериментальних досліджень встановити закономірності електродних процесів в умовах адсорбції катіоноактивних поліелектролітів, натрій алкілсульфонатів та їх асоціатів. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання: - встановити механізм адсорбції катіоноактивних поліелектролітів, натрій алкілсульфонатів та ПЕК на різних межах розділу фаз;В якості органічного адсорбату використовувалися водорозчинні катіоноактивні поліелектроліти (полідиметилдіаліламонійхлорид (ПДП); полімер на основі четвертинних амонієвих солей морфоліну (ПЧАСМ); полігексаметиленгуанідингідрохлорид (ПГ) і його модифікації, отримані шляхом взаємодії з монохлороцтовою кислотою (ПГ-К) і фталевим ангідридом (ПГ-Б)), аніоноактивні натрій алкілсульфонати (натрій бутилсульфонат (БС) і натрій гептилсульфонат (ГС)) і їх асоціати (ПЕК1, ПЕК2, ПЕК3, ПЕК4, ПЕК5 - асоціати ПЧАСМ, ПДП, ПГ, ПГ-К, ПГ-Б з ГС і ПЕК6, ПЕК7, ПЕК8, ПЕК9, ПЕК10-з БС). У третьому розділі досліджено закономірності адсорбції катіоноактивних поліелектролітів і аніоноактивних натрій алкілсульфонатів на межі розділу фаз розчин/повітря, ртутному, цинковому і залізному електродах. Для оцінювання природи адсорбційних сил доцільно скористатися підходом, в рамках якого формула для вільної енергії адсорбції олігомерів на електроді () має вигляд: , (1) де - енергія взаємодії органічного адсорбату з розчинником, яка приблизно відповідає - вільній енергії адсорбції ПАР на межі розчин/повітря; - енергії взаємодії адсорбату і розчинника з металом, відповідно. Для розрахунку складових вільної енергії Гіббса за рівнянням (1) необхідні відомості про адсорбцію олігомерів на межі розчин/повітря (), які були отримані на підставі залежності поверхневого натягу від концентрації поліелектролітів. У той же час, при адсорбції цих поліелектролітів на твердих електродах істотно зростає значення взаємодії макромолекул з поверхнею металів, особливо у випадку електрода із заліза Армко (табл.Встановлено, що висока поверхнева активність катіоноактивних поліелектролітів повязана з виштовхуванням розчинником гідрофобних частин макрочастинок на межу розділу фаз та істотною взаємодією їх функціональних груп з поверхнею цинкового і залізного електродів. В міру зростання довжини вуглеводневого ланцюга органічного аніона збільшуються значення константи утворення і зменшується ступінь стехіометричності поліелектролітних комплексів. Виявлено суттєве зростання значень констант адсорбційної рівноваги ПЕК порівняно з базовими олігомерами, яке повязане зі зміною гідрофільно-ліпофільного балансу макромолекул при асоціації і посиленням їх виштовхування розчинником на межу розділу фаз.

Основний зміст роботи

поліелектролітний катіоноактивний олігомер розчин

1. Встановлено, що висока поверхнева активність катіоноактивних поліелектролітів повязана з виштовхуванням розчинником гідрофобних частин макрочастинок на межу розділу фаз та істотною взаємодією їх функціональних груп з поверхнею цинкового і залізного електродів.

2. Адсорбція натрій алкілсульфонатів на різних межах розділу фаз обумовлена взаємодією вуглеводневих ланцюгів з розчинником. У поверхневому шарі домінує відштовхування однойменно заряджених частинок, що зменшується при переході від ртутного до полікристалічних електродів через підвищену гідрофільність останніх.

3. При асоціації катіоноактивних олігомерів та алкілсульфонатних аніонів утворюються нестехіометричні поліелектролітні комплекси з високими значеннями констант утворення. В міру зростання довжини вуглеводневого ланцюга органічного аніона збільшуються значення константи утворення і зменшується ступінь стехіометричності поліелектролітних комплексів.

4. Виявлено суттєве зростання значень констант адсорбційної рівноваги ПЕК порівняно з базовими олігомерами, яке повязане зі зміною гідрофільно-ліпофільного балансу макромолекул при асоціації і посиленням їх виштовхування розчинником на межу розділу фаз.

5. Катіоноактивні олігомери та ПЕК виявляють високу інгібуючу дію при перенесенні заряду на амальгамних електродах, яка знижується на полікристалічних електродах в умовах постійного заповнення поверхні через зниження електростатичної взаємодії між органічним адсорбатом та іонами, що розряджуються.

6. Інгібітори на основі поліелектролітних комплексів мають високу ефективність при кислотному травленні сталі, стійкі до накопичення солей заліза, не змінюють властивостей при виробленні кислоти і володіють низькою токсичністю.

1. Образцов В.Б. Ингибирующее действие четвертичных аммониевых солей на основе морфолина при коррозии железа в кислой среде / В.Б. Образцов, Н.В. Амируллоева // Вопросы химии и химической технологии. - 2007. - №3. - С. 125-128.

2. Образцов В.Б. Закономерности образования и физико-химические свойства полиэлектролитных комплексов как ингибиторов коррозии / В.Б. Образцов, Н.В. Амируллоева, А.В. Балиоз // Фізико-хімічна механіка матеріалів. - 2007. - №6. - С.35-40.

3. Адсорбция и ингибирующее действие производных морфолина на железе в нейтральной среде / Е.В. Образцов, Н.В. Амируллоева, О.С. Свердликовская, В.Х. Шапка, В.Б. Образцов // Фізико-хімічна механіка матеріалів. - 2007. - №6. - С.190-194.

4. Амируллоева Н.В. Адсорбция бутилсульфоната натрия на ртути / Н.В. Амируллоева, В.В. Пивонос, В.Б. Образцов // Вопросы химии и химической технологии. - 2008. - № 2. - С. 166-168.

5. Полиэлектролитные комплексы - новый подход к разработке ингибиторов коррозии / Ф.И. Данилов, В.Б. Образцов, Н.В. Амируллоева, С.В. Данилов, А.В. Балиоз // Фізико-хімічна механіка матеріалів. - 2008. - №7. - С.501-506.

6. Адсорбція та інгібіторні властивості комплексів на основі водорозчинних полімерів і ПАР / В.Б. Образцов, Н.В. Аміруллоєва, Г.В. Баліоз, С.В. Данілов // Науковий вісник Чернівецького університету (хімічні науки). - 2008. - №401. - С.35-37.

7. Вплив природи замісників на адсорбційні та інгібіторні властивості катіоноактивних поліелектролітів / В.Б. Образцов, Н.В. Аміруллоєва, О.Г. Судак, Ф.Й. Данилов // Фізико-хімічна механіка матеріалів. - 2010. - №8. - С.423-428.

8. Данилов Ф.И. Адсорбция и ингибиторные свойства ассоциатов на основе водорастворимых полимеров / Ф.И. Данилов, В.Б. Образцов, Н.В. Амируллоева // Электрохимия. - 2010. - №.10 - С. 1256-1263.

9. Адсорбционные и ингибиторные свойства гептилсульфоната натрия на различных электродах / Н.В. Амируллоева, И.Г. Ткач, Р.Г. Старов, В.Б. Образцов // Вестник ХНУ. - 2010. - № 932, вип. 19(42). - С. 124-128.

10. Аврамиди В.И. Ингибиторные свойства модифицированных поли-гексаметиленгуанидинов / В.И. Аврамиди, В.Б. Образцов, Н.В. Амируллоева // Хімія і сучасні технології: IV міжнародна науково-технічна конференція студентів, аспірантів та молодих вчених, 22-24 квітня 2009 р. : тези доповідей - Д. : Український державний хіміко-технологічний університет, 2009. - С. 81.

11. Образцов В.Б. Физико-химические свойства наноразмерных полиэлектролитных комплексов и их практическое применение / В.Б. Образцов, Н.В. Амируллоева, Ф.И. Данилов // Прикладная физическая химия и нанохимия: всеукраїнська конференція з міжнародною участю, 10-14 октября 2009 р. : тези доповідей. - Сімферополь, 2009. - С. 28-29.

12. Амируллоева Н.В. Электрохимические методы в иследовании физико-химических свойств наноразмерных полиэлектролитных комплексов / Н.В. Амируллоева, В.Б. Образцов, Д.А. Удовиченко // Прикладная физическая химия и нанохимия: всеукраїнська конференція з міжнародною участю, 10-14 октября 2009 р. : тези доповідей. - Сімферополь, 2009. - С. 47-48.

13. Адсорбционные и ингибиторные свойства олигомеров на основе полигексаметиленгуанидина / В.Б. Образцов, В.А. Головенко, Н.В. Амируллоева, В.С. Кутянина // Современные проблемы физической химии: IV міжнародна конференція, 31 августа - 3 сентября 2009 р. : тези доповідей. - Донецьк, 2009. - С. 186-187.

14. Амируллоева Н.В. Определение констант образования полиэлектролитных комплексов кондуктометрическим методом / Н.В. Амируллоева, И.Г. Ткач, В.Б. Образцов // Современные проблемы физической химии и электрохимии растворов: міжнародна конференція, 1-4 грудня 2009 р. : тези доповідей. - Х. : Харківський національний університет, 2009. - С. 70.

15. Образцов В.Б. Влияние ассоциации катионоактивных полиэлектролитов на их адсорбционные свойства / В.Б. Образцов, Н.В. Амируллоева, Ф.И. Данилов // Современные проблемы физической химии и электрохимии растворов: міжнародна конференція, 1-4 грудня 2009 р. : тези доповідей. - Х. : Харківський національний університет, 2009. - С. 48.

16. Амируллоева Н.В. Адсорбция модифицированных полигуанидинов на ртути / Н.В. Амируллоева, И.Г. Ткач // VIII всеукраїнська конференція молодих вчених, студентів та аспірантів з актуальних питань хімії, 11-14 травня 2010 р. : тези доповідей. - Х. : Харківський національний університет, 2010. - С. 116.

17. Амируллоева Н.В. Закономерности адсорбции и ингибирующего действия модифицированных полиэлектролитов на основе четвертичных аммониевых солей / Н.В. Амируллоева, В.Б. Образцов // Молодіжний електрохімічний форум (МЕФ-2010) : науково-технічна конференція, 21-24 вересня 2010 р. : тези доповідей. - Х. : Харківський політехнічний університет, 2010. - С. 47.

18. Амируллоева Н.В. Разработка новых экологически чистых ингибиторов кислотной коррозии металлов / Н.В. Амируллоева, Р.Г. Старов // XIII конференція молодих учених та студентів-хіміків південного регіону України, 3-5 листопада 2010 р. : тези доповідей. - Одеса, 2010. - С. 27.

19. Амируллоева Н.В. Адсорбция и ингибиторные свойства катионоактивных полиэлектролитов и их ассоциатов с гептилсульфонатом натрия / Н.В. Амируллоева, Р.Г. Старов, В.Б. Образцов // Хімічні проблеми сьогодення: пята всеукраїнська наукова конференція студентів, аспірантів і молодих учених з міжнародною участю, 14-17 березня 2011 р. : тези доповідей. - Донецьк, 2011. - С. 58.

Размещено на .ru