Содержание к диссертации
Введение .4
Глава 1, Обзор литературы
1.Современное состояние теории устойчивости дисперсных систем 7
2. Кинетика коагуляции дисперсных систем 20
3. Строении ДЭС на границе раздела оксид-водный раствор электролита... 35
4.Процессы гетерокоагуляции в дисперсных системах 46
5.Адсорбция ПАВ и ее влияние на агрегативную устойчивость гидрофильных дисперсий 59
Глава 2 Объекты и методы исследования.
2Л Объекты исследования 69
2.2 Реактивы 94
2.3. Методы исследования
2.4. Расчеты энергии взаимодействия частиц и факторов устойчивости золей 117
Глава 3. Исследование электроповерхностных свойств и агрегативной устойчивости дисперсий
3.1 Исследование электроповерхностных свойств частиц 124
§3.1.1. Адсорбция потенциалопределяннцих ионов и заряд поверхности природного алмаза .124
§3,1.2. Определение «истинных» констант ионизации и поверхностного комплексообразования природного алмаза 128
§3.1.3. Электрофоретическое поведение дисперсии алмаза в растворах LiCI, КС1, CsCI и ВаС12 131
§3.1.4. Электрофоретическое поведение дисперсии алмаза в растворах А1С13 138
§.3.1:5. Влияние адсорбции цетидтриметиламмоний бромида на электроповерхностные свойства частица алмаза 146
§.3.1.6. Адсорбция неионогенных ПАВ и ее влияние на электроповерхностные свойства и гидрофильность поверхности частиц природного алмаза .159
§3.1.7. Исследование электроповерхностных свойств a-Fe203, а-РеООНиСггОз 167
§3.1.8. Электроповерхностные свойства водных дисперсий а-АІгОз, у-А1203иу-А1ООН 171
§ 3.1.9. Исследование электрофоретического поведения частиц алуяда в растворах додецилсульфата натрия 177
§3. Ї. 10. Исследование элекгроповерхностных свойств ТЮ? ii GeO? 1?2
§3-1.11. Исследования электроповерхностных свойств частиц Zr02 и Nb305 86
§3.1.12. Исследование электроповерхностных свойств дисперсий вирусов гриппа 189
3.2. Исследование агрегативной устойчивости дисперсий.
§3.2.1. Исследование агрегативной устойчивости дисперсии алмаза в растворах LiCl, КС1 CsCl и ВаС12 194
§3.2.2. Фотометрическое исследование агрегативной устойчивости суспензий природного алмаза в растворах КС 1 205
§3.2.3. Агрегативная устойчивость дисперсии алмаза в растворах А1С13 208
§3.2.4. Зависимость устойчивости дисперсии алмаза от температуры в растворах LiO и А1СЬ 217
§3.2.5. Исследование агрегативной устойчивости суспензий природного алмаза в растворах ПАВ 231
§3.2.6. Влияние ПАВ на агрегативную устойчивость разбавленных дисперсий природного алмаза 241
§ 3.2.7. Агрегативная устойчивость дисперсий a-Fe2Oi, a FeOOH и Cr2G3 253
§ 3.2.8. Агрегативная устойчивость дисперсий a-Al203j у- А1203, 7-АЮОН 257
§ 3.1.9. Агрегативная устойчивость у-А1203 в растворах доденилсульфата натрия 267
§ 3.2.10. Исследование агрегативной устойчивости дисперсий Ti02nGe02 271
§3.2.11. Исследование агрегативной устойчивости дисперсии Zr02HNb205 273
§3.1.12 Исследование электроповерхностных свойств
вирусов гриппа 278
§3.2.13. Исследование агрегативной устойчивости дисперсий аэросила St02, FeOOH, Zr02; Се02 и природного алмаза 289
Глава 4. Корреляция агрегативной устойчивости и интегральных электроповерхностных характеристик дисперсий оксидов 301
Глава 5. Исследование процесса гетерокоагулянии двухкомпоіюнтньїх дисперсных систем .317
§51. Ультрамикроскопическое исследование устойчивости в смешанной дисперсии FeOOH - Zr02 317
§5.2. Исследование процесса гетерокоагуляции в смешанной дисперсииFeOOH-аямаз 323
§5 3. Исследование процесса гетерокоагуляция в смешанной дисперсной системе гЮг алмаз 329
§5.4, Исследование агрегативной устойчивости бинарных смешаных систем SiO, -FeOOK StorZtO;,, SiO-Ce02, Се02-природный алмаз 336
Глава 6, Опенка параметров структурной составляющей энергии взаимодействия частиц оксидов и природного алмаза , 347
§6.1. Структурная составляющая энергии взамодействия частиц кристалическоге кварца347
§6.2 Оценка параметров структурной составляющей энергии взаимодействия частиц природного алмаза в растворах КО 363
§6.3 Оценка параметров структурной составляющей энергии взаимодействия частиц Zr02, M Os, ТЮ2 374
Выводы 384
Литература 388
Приложение
Введение к работе
Экспериментальные работы Б.В. Дерягина и сотрудников в области поверхностных сил и теоретическое обоснование представлений о дальнодействующих силах привели к введению в коллоидную химию понятия расклинивающего давления, дополнившего термодинамику гетерогенных систем Гиббса. На этой основе была создана общеизвестная теория ДЛФО (Дерягина-Ландау-Фервея-Овербека), которая во второй половине прошлого столетия прошла большой путь совершенствования и обогатилась новыми концепциями и результатами. Так, в результате обширных исследований, проведенных в России и за рубежом, были сформированы представления о структурной составляющей расклинивающего давления, обусловленной особыми свойствами граничных слоев жидкости на границе раздела твердое тело - жидкость. Установление в первом приближении закона изменения структурного отталкивания с расстоянием (Дерягин, Чураев) позволило ввести структурные силы в теорию ДЛФО.
Многообразные минеральные и биологические дисперсные системы в зависимости от химического состава, структуры и происхождения характеризуются разными свойствами поверхности раздела, в том числе различной степенью лиофильности поверхности. В силу этого важнейшим для практики их использования становится вопрос применения к ним классической или усовершенствованной, расширенной теории ДЛФО. Путь к решению этой проблемы должен состоять в комплексном изучении электроповерхостных свойств частиц совместно с агрегативной устойчивостью коллоидных дисперсий в широком интервале параметров дисперсионой среды (рН, концентрация и тип электролита, температура). Очевидно, что определенным набором свойств золя определяется тип дисперсии и способы регулирования ее свойств или модификации. Известно, что адсорбция ПАВ при определенных условиях может привести к изменению гидрофильных свойств поверхности, т.е. изменению условий образования ГС, что должно сказываться на устойчивости системы. Поэтому изучение устойчивости в растворах ПАВ в сочетании с исследованием поверхностных свойств частиц может служить источником сведений о свойствах ГС на поверхности частиц и их зависимости от состояния поверхностного адсорбционного слоя.
Гетерокоагуляция является более общим случаем взаимодействия частиц, чем коагуляция, и, можно сказать с уверенностью, наиболее часто встречающимся на практике, однако количество появляющихся в периодической печати работ по этому вопросу значительно уступает работам по коагуляции, а в учебниках он практически не рассматривается, и даже в специальных монографиях ему не уделяется достаточно внимания. Современная теория гетерокоагуляции, строго говоря, применима только к гидрофобным частицам, и возможность ее применения к реальным смесям остается до сих пор невыясненной.
Данная работа ставит перед собой следующие задачи:
1. Изучение электроповерхностных свойств ряда дисперсий (преимущественно оксидных) и их агрегативной устойчивости в широком интервале рН и концентраций электролитов.
2. Нахождение на этой основе корреляции электрических характеристик поверхности частиц и структурного фактора устойчивости.
3. Определение закономерностей и особенностей коагуляции дисперсий, содержащих частицы с развитыми граничными слоями
4. Комплексное исследование адсорбции ПАВ, электроповерностных свойств, гидрофильности и устойчивости гидрофилизированных минеральных дисперсий в растворах ПАВ. 5. Исследование процесса гетерокоагуляции бинарных смесей, содержащих частицы различной степени гидрофильности, и выяснение возможности применения к ним теории гетерокоагуляции Дерягина.
Диссертационная работа была выполнена на кафедре коллоидной химии химического факультета Санкт-Петербургского государственного университета в период с 1979 по 1993 год и в лабораториях экологических проблем производства оптических материалов и элементов и золь - гель процессов и технологии синтеза оптических материалов ГУП ВНЦ «ГОИ им.С.И.Вавилова» в период с 1994 по 2001 год. В работе использованы материалы экспериментальных исследований, выполненных под руководством автора или под руководством автора совместно с профессором Чернобережским Ю.М., в том числе защищенных кандидатских диссертаций Кучук В.И., Иогансон О.М., Дуды Л.В., Марковского В.М., Молодкиной Л.М. В работу вошли результаты дипломных работ студентов химического факультета Санкт-Петербургского государственного университета Молчановой Л.Л., Селентьева Д.Г., Супрончик СВ., Фроловой Л.А., Федоровой Т.Г., Клочковой О.В., Ерохина И.Н., Шелкунова Д.М., студентки Санкт-Петербургского Технического университета Арабовой Л.И и результаты совместной работы с сотрудницей экологической лаборатории ВНЦ «ГОИ им. СИ. Вавилова» Н.М. Бурдиной. В расчетах использованы компьютерные программы Высоковской Н.А. и Григорьева В.С
