Актуальные проблемы современной науки (стр. 4 )

Таким образом, авторами разработан состав композиций на основе кремнийорганической жидкости ПМС-100, каучука СКТН-1, минерального масла И-5А (И-Л-С-5) с отвердителем АДЭ-3 или АГМ-9, который может использоваться в практике восстановления и герметизации кабелей связи с полиэтиленовой изоляцией жил.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.  А. Технология восстановления повреждённых кабелей связи с пластмассовой оболочкой / , , // Электросвязь. 1993. №12. С.51-52.

2. А. Методология получения композиционных материалов на основе многокомпонентного природного и техногенного сырья: Дис. … д-ра тех. наук./. Саратов: СГУ, 20с.

3. М. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Справ. изд./, и др.; Под ред. . М.:Химия,1989, 432с.

4. Парфенов Ю. А. Новая технология восстановления повреждённых (замокших) кабельных линий ГТС /ёнов, // Электросвязь. 2004. № 11. С. 10-12.

УДК 536.5.08.ББК 31.32

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ, ПОРИСТОСТИ,

АДСОРБЦИОННОЙ ЁМКОСТИ АМОРФНЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КАТИОНОВ

ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ

, , Б.,

(Саратовский государственный университет имени

, г. Саратов), e-mail: [e-mail]

Качество воды имеет большое значение для функционирования природной среды и, в частности, для здоровья человека. Поэтому большое внимание исследователей уделяется повышению эффективности методов очистки воды. Самым эффективным методом очистки воды является адсорбция[1]. Эффективность адсорбционной очистки достигает 80-95% и зависит от химической природы адсорбента и величины адсорбционной емкости. В последние годы большой интерес вызывает использование в процессах очистки воды сорбентов природного происхождения. Наиболее распространенным природным глинистым сорбентом на настоящий момент является бентонит, исследованию которого посвящены работы многих авторов [2,3]. Известны синтетические эффективные сорбенты и ионообменные вещества на основе полимеров и олигомеров с отвердителем например: ПАН (полиакрилонитрил, полиамид и окисленные их производные) [4].

Целью работы является синтез и определение физико-химических свойств новых синтетических сорбентов на основе аморфных наночастиц, полученных из водных растворов солей и натриевой щелочи.

Методика

В воде растворяют соли щелочноземельных элементов. Раствор анионной части содержит гидроксид натрия. Далее проводим смешивание растворов, отмывание осадка дистиллированной водой до рН=8, сушим в сушильном шкафу до постоянного веса. Для получения гранул используется глицерин и вода, после полученные гранулы обжигаем в муфельной печи.

Обсуждение экспериментальных результатов

Мы определили следующие важнейшие параметры такие как удельная поверхность, зависимость совокупного объема пор от их диаметра, адсорбционную емкость.

Измерения для определения удельной поверхности и пористости  проводились на приборе NOVA 2200. Принцип измерения основан на использовании ВЕТ-метода (Brunauer-Emmett-Teller method), который широко используется для определения площади поверхности. В качестве газа-адсорбента выступал N2 (азот). После очистки в  ячейку с образцом добавляется небольшое количество газа - адсорбата, молекулы которого конденсируются на поверхности образца, образуя монослой. По изменению давления адсорбата можно судить о количестве сорбированного газа, следовательно, и об удельной поверхности образца.

Общая изотерма адсорбции метода ВЕТ показывает что результирующая удельная поверхность составляет 237м2/г (рис. 1). Это очень высокое значение удельной поверхности, для сорбентов.

Рис. 1 - Метод ВЕТ

Рис. 2-Дифференциальные и интегральные кривые распределения

размера радиуса пор. Метод BJH

При дальнейшем добавлении газа поверхность продолжает покрываться молекулами адсорбата, т. о. происходит постепенное заполнение пор. Расчет распределения пор по размерам проводится методам:  BJH. (Barrett- Joyner - Halenda), использующим зависимость между размерами мезопор и равновесным давлением газа над ними. Как видно из графика, размер пор от 20 до 80 нм, при этом удельная поверхность 132м2/г в этом интервале(Рис.2). По размеру пор можно сказать, что это область нанохимии.

Была исследована адсорбционная эффективность полученных отожженных образцов на следующих водных растворах индикаторов: хлорид железа (III), сульфаты никеля(II) и кобальта(II), перманганат и бихромат калия.

Таблица 1

Определение адсорбционной эффективности исследуемых

аморфных образцов

№	Индикатор	Цвет индикатора	Число пропусканий через колонку до бесцветного раствора
1	Хлорид железа (III)	желтый	4
2	Сульфат кобальта(II)	розовый	2
3	Сульфат никеля(II)	светло-зеленый	2
4	Перманганат калия	розовый	2
5	Бихромат калия	оранжевый	2

Новый аморфный сорбент проявляет хорошие сорбционные свойства ко всем исследованным индикаторам (катионам, анионам)

Выводы:

Разработан новый нанохимический синтез эффективного аморфного сорбента на основе водных растворов солей и натриевой щелочи. Определенны его важнейшие физико - химические параметры по результатам которых можно сказать, что он обладает сорбционными свойствами.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.  П. Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. Новосибирск: Наука,1999.с.470.

2.  Генетические типы и закономерности распространения месторождения бентонитов в СССР / , М. А Ратеев, и др. – Недра, 19с.

3.  Рентгеновские методы изучения и структура глинистых минералов /Под ред. Г. Брауна, - М.: МИР, 19с.

4.  А. Разработка технологии нанополимерных композитов «ПОЛИКОН К» многофункционального назначения./// Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, 2013. с 52.

УДК 544.77

ФОРМИРОВАНИЕ И УСТОЙЧИВОСТЬ НАНОРАЗМЕРНЫХ

ЧАСТИЦ МЕДИ И СЕРЕБРА В МАТРИЦЕ ПЕРФТОРИРОВАННЫХ СУЛЬФОКАТИОНИТОВЫХ МЕМБРАН

, (КубГУ, Краснодар),

e-mail: *****@***ru

Как показывают многочисленные исследования последних лет, наноразмерные частицы металлов обладают рядом уникальных свойств, а материалы на их основе могут находить применение в различных областях науки и техники. Главной проблемой, возникающей при химическом синтезе металлических наночастиц, является их низкая устойчивость к процессам агрегации и окисления. Одним из способов предотвращения агрегации наноразмерных частиц является синтез в пористых полимерных матрицах. Перспективными полимерами, используемыми для этой цели, являются ионообменные материалы, в частности перфторированные сульфокатионитовые мембраны типа Nafion и МФ-4СК [1,2]. Использование ионообменных материалов в качестве пористой полимерной матрицы предотвращает агрегацию наночастиц, однако практически не препятствует их окислению кислородом, растворенным в воде [3,4]. Поэтому, помимо задач получения композитных металлосодержащих ионообменников, важным аспектом является исследование устойчивости металлических наночастиц к процессам окисления в ионообменных матрицах.

Целью данной работы являлось получение наноразмерных частиц меди и серебра в матрице перфторсульфоновых мембран МФ-4СК, а также исследование процессов их окисления. Для получения наночастиц меди и серебра в образцы мембран толщиной ~300 мкм предварительно вводили определенное количество ионов Ag+ и Cu2+ по ионообменному механизму, после чего осуществляли их восстановление при помощи водного раствора боргидрида натрия. Полученные образцы мембран помещали в дистиллированную воду и исследовали при помощи оптической спектроскопии поглощения.

Эволюция спектра поглощения образца мембраны МФ-4СК с наночастицами меди, помещенного в дистиллированную воду, представлена на рисунке. Как можно заметить, в спектре поглощения, зарегистрированном сразу после восстановления (кривая 1), присутствует хорошо заметное плечо в области 560-580 нм, характерное для наночастиц металлической меди [5]. В процессе окисления частиц меди наблюдается общее снижение интенсивности поглощения образца, так в течение первых десяти минут (кривые интенсивность поглощения в области плеча при 560-580 нм падает приблизительно на 0,2 отн. ед. При этом наблюдается смещение плеча в длинноволновую область, которое, по всей видимости, обусловлено тем фактом, что частицы меньших размеров из-за большей удельной поверхности окисляются быстрее, чем более крупные образования, что приводит к ускоренному снижению интенсивности в коротковолновой области. В спектре, зарегистрированном спустя 20 минут после восстановления (кривая 6), данное плечо уже не фиксируется, что позволяет сделать вывод о практически полном окислении частиц металлической меди. В результате последующих окислительных процессов (кривые 7-9) наблюдается медленное снижение интенсивности поглощения. Данный факт можно связать с постепенным окислением частиц Cu2O до CuO.

Рисунок - Эволюция во времени спектра поглощения образца мембраны МФ-4СК с наночастицами меди, помещенного в дистиллированную воду: 1 - сразу после синтеза, 2 - 2 минуты, 3 - 5 минут, минут, минут, минут, минут, 8 - 1 час, 9 - 2 часа

В результате проведенных исследований установлено, что наноразмерные частицы меди, полученные в матрице мембраны МФ-4СК при помощи химического восстановления, отличаются низкой устойчивостью к окислению, а время их существования в дистиллированной воде не превышает 10-20 минут. Наночастицы серебра также подвержены процессам окисления, однако этот процесс протекает существенно медленнее, чем у частиц меди. Полученные спектральные данные позволяют сделать вывод о том, что металлические частицы меньших размеров подвергаются окислению в первую очередь, в то время как крупные частицы отличаются большей устойчивостью. Однако в случае исследуемых материалов данный эффект выражен относительно слабо, поскольку металлические частицы, формирующиеся в матрице используемых мембран обладают довольно узким распределением по размеру.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. , Ионообменные мембранные материалы: свойства, модификация и практическое применение // Российские нанотехнологии. 2009. Т. 4. С. 44.

2. Фторированные протонопроводящие мембраны типа Нафион - прошлое и настоящее // ЖПХ. 2008. Т. 81. С. 529.

3. , , Устойчивость ультрадисперсной меди в сульфокатионообменной матрице // ЖФХ. 2008. Т. 82. С.525.

4. , , Кинетика восстановления молекулярного кислорода из воды ультрадисперсной медью в ионообменной матрице// ЖФХ. 2006. Т. 80. С. 1486.

5. Наночастицы металлов в водных растворах: электронные, оптические и каталитические свойства // Рос. хим. журн. 2001. Т. 45. С. 20.

ИССЛЕДОВАНИЕ ТОПОЛОГИИ СИСТЕМЫ KNO3 - K2SO4

МЕТОДОМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

,

СНИЦ им. , СамГТУ, г. Самара,

[e-mail], [e-mail]

В справочниках по расплавам солей часто встречаются данные по фазовым равновесиям двухкомпонентных солевых систем сильно различающиеся для одной и той же системы у разных исследователей. Как правило, это результаты, полученные в разные годы разными методами с использованием веществ различной чистоты. Это приводит к тому, что использование таких данных затруднено, так как неизвестно, какие из них наиболее достоверны.

Поэтому необходимо осуществлять проверку практически каждой системы, в связи с тем, что от достоверности данных по двухкомпонентным системам зависят результаты моделирования систем высшей мерности.

Двойная система KNO3 — K2SO4 является частью комплекса Li, K, Na // Br, Cl, F, NO2, NO3, SO4 и участвует в процессе дифференциации и моделирования фазовых комплексов систем с числом компонентов от трёх и выше. Имеющиеся в литературе данные приведены в табл. 1

.

Таблица 1.

Обзор литературы по фазовым равновесиям в системе KNO3 — K2SO4 ,

п. п.	Характер взаимодействия компонентов	Содер-жание K2SO4, мол. %	Температ-ура, 0С	Литература
1	Эвтектика	2,36	300	[4]
2	Эвтектика	2,96	332	[5]
3	Эвтектика	1,6	337,6	[6]
4	Эвтектика	1,2	334	[7]
5	Эвтектика	2,5	333	[8]

Таблица 2.

Экспериментальные данные по системе KNO3 — K2SO4, полученные методом ДТА

% K2SO4	t, 0C
1	334,5	331
2	334	330
3	331	-
3,5	333,5	331
4	360	332
5	429	330
9	502	330
12	535	332

Известно, что доказательство наличия, а тем более состава соединений инконгурэнтного плавления методом рентгенофазового анализа является сложной процедурой [9]. Поэтому для изучения топологии системы из хлорида и нитрата лития был использован дифференциальный термический анализ в его современной интерпретации, в котором использованы достижения микроэлектроники и информационных технологий [9].

Применение ДТА позволяет фиксировать все фазовые переходы, в том числе эвтектические. Известно, что солидусные эвтектические превращения на диаграмме плавкости наблюдаются, при наличии скрытого под ликвидусом соединения, лишь до его максимума, соответствующего составу соединения. В исследовании это положение было использовано для анализа построенной фазовой диаграммы, представленной на рис. 1

Рис. 1. Фазовая диаграмма системы KNO3 — K2SO4 , (мол.%).

Фазовая диаграмма, представленная на рисунке, имеет две характерные кривые: ликвидус кристаллизации сульфата калия, а также линия эвтектических превращений. В солидусе классическая эвтектика при 331±1 0C (рис. 2) наблюдается на всём протяжении диаграммы, что свидетельствует об отсутствии образования соединений между компонентами.

Рис. 2. Термограмма охлаждения эвтектического

состава KNO3 — K2SO4

Выводы:

1. Применение современной аппаратуры ДТА [9] позволяет фиксировать все фазовые переходы, происходящие в системе.

2. Анализ построенной фазовой диаграммы, позволяет сделать вывод об отсутствии соединений.

3 Установлен состав эвтектики при 3 мол. % содержания сульфата калия и 331 0С.

Литература

8.  Афанасьева ёт состава и температур эвтектик двухкомпонентных систем по известным температурам плавления исходных веществ / , , // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер.: Физ.-мат. науки, 2009. № 1(18). С.

9.  Афанасьева состава и температур эвтектик трех - и четырехкомпонентных систем по известным характеристикам двухкомпонентных систем / , // Вестник Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки. 2011. № 4 (25). С. 134 – 145.

10.  Афанасьева расчёта тройных эвтектик по данным об элементах огранения систем низшей мерности / , , // Вестник Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки. 2007. № 1. С. 182 – 183.

11.  Guthrie F. // Phylos. Mag. And J. of Science // вып. 17., 18c.

12.  Amadori M. // Atti della Reale Accad. Dei Lincei // вып. 22, 1913. II том, 332 с.

13.  Perman E. Ph., Howells W. J. // J. Chem. Soc. // вып. 123, 19с.

14.  , Тр. Инст. Прикл. Химии, вып. 23,

15.  , , Изв. АН СССР, сер. Хим., 1,

16.  Трунин термический анализ / , / Учебное пособие Самара: Самар. гос. техн. ун-т. Самарская областная государственная академия (Наяновой) 2010. – 32 с.

17.  Трунов анализ. / , . М.: МГУ, 19с.

ДОВЕРИТЕЛЬНОЕ ОЦЕНИВАНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА KNO3 ПО ТмА

, ,

СГАСУ, г. Самара; СНИЦ им. СамГТУ, г. Самара;

e-mail:[e-mail], [e-mail], [e-mail].

Теорию доверительного оценивания – ТДО применяют не всегда, у аналитиков, как правило, недостаточно данных для проверки на соответствие по всем трем позициям: 1) соответствие вероятности накрытия коэффициенту доверия, 2) несмещенности, 3) наибольшей селективности. Поэтому получение надёжных экспериментальных данных связывают с калибровкой установки ДТА, руководствуясь принятым определением достоверности и только первым пунктом ТДО. Используя реперные вещества, достигают вероятности совпадения близкого к единице. Однако приборы термографии весьма чувствительны, настолько, что часто бывает трудно получить воспроизводимые линии с заданной достоверностью, на показания влияет ряд факторов [1,2].

Это относится прежде всего к определению температур Тн и Тк для начального и конечного участка пика термической кривой и температурного интервала превращения Тм – Тн. Требуется количественное уточнение связи с коэффициентом К. Всё это важно в дальнейшем для калориметрических расчетов [1]. Такое уточнение возможно, если ввести дополнительную систему отсчета.

Теория температурного анализа – ТТмА использует стационарные температуры в качестве опорных, которые были определены по ТДО со всей необходимой статистикой (2500 данных), и такой подход всегда давал положительные результаты. Очевидно и в случае с ДТА, определение Тн, Тм и Тк с приложением ТмА позволит оценить достоверность выполнением доверительного оценивания при меньшем объёме эксперимента. Для этого требуется вначале проверить эффект несмещенности для реперных веществ, исходя из положения теории температурного анализа ТТмА – все вещества характеризуются единой шкалой стационарных температур.

Исследование выполнено на предварительно калиброванной установке ДТА, подключённой для обмена данными к персональному компьютеру с установленным программным обеспечением. На начальном этапе каждого эксперимента для выдержки при постоянной температуре также использовалась однотипная установка ДТА, приведённая в аналогичное состояние. Эксперименты проводились при температуре в помещении +25±2°С и дневном освещении. Взвешивание осуществлялось на калиброванных аналитических весах дискретностью 0,1 мг. Также в процессе исследований использовалась форма с сухим льдом, для хранения которой применялась холодильная установка с постоянной температурой в морозильной камере -25±5°С. При приготовлении сухого льда, в нём было сделано углубление под исследуемый образец для равномерного охлаждения [3,4]. В ходе экспериментов изучались изменения для образцов, помещавшихся в рабочую камеру установки ДТА. Образцы представляли собой металлические формы, как с помещенным внутрь простым веществом, так и без навески. В качестве форм применялись алюминиевые тигли ручного изготовления в виде прямых круговых цилиндров массой 0,030-0,035 г. и полным объёмом 0,628 см3. Для навески использовался обезвоженный KNO3 квалификации «ч. д.а.» в виде проб массой 0,1 г. Термостатирование производилось в диапазоне от 140°С до 200°С с шагом в 5°С. Фактические колебания температуры при этом составили ±2°С от номинальной. Стационарная температура ТмА 171,5°С, поэтому эксперимент с выдержкой при 170°С не проводился. Готовые образцы выдерживались в рабочей камере термостатирующей установки ДТА при требуемой температуре (140,3. 145,3. 150,3. …) в течение 3 минут, после чего закаливались с помощью сухого льда.

После закаливания образцы помещались в рабочую камеру основной установки ДТА, где последовательно нагревались до выбранной пороговой температуры и охлаждались до 70°С. В связи с тем, что температура плавления KNO3 составляет 334,5°С [5], пороговый нагрев ДТА составил для форм с навеской 400°С. Для форм без навески производился нагрев до 600°С.

Полученные при этом результаты могут быть использованы в последующих исследованиях для изучении веществ, имеющих температуру плавления в диапазоне 400-600°С, в области следующей стационарной температуры. Важно для учета влияния по ДТА тиглей.