Дисертацію присвячено дослідженню основних закономірностей сорбції одно- та багатозарядних іонів на нових дисперсних композиційних матеріалах на основі оксидів багатовалентних металів та карбону. Запропоновано модель формування поверхневого заряду та іонообмінної сорбції на оксидних матеріалах. Досліджено, що умови синтезу композиційних матеріалів на основі оксидної кераміки, а саме температура та час піролізу метану, впливають на кислотно-основні властивості цих матерілів. Запропоновано використання поляризації карбону як електропровідної компоненти композиційних сорбентів для регулювання ступеня поглинання іонів поверхнею оксидів. Показано, що різниця потенціалів, яка використовується, обумовлює знак та величину заряду поверхні оксидів та відповідну величину ступеня іонообмінного поглинання іонів поверхнею композиційних сорбентів. Отримані результати праці дають можливість запропонувати використання композиційних сорбційних матеріалів на основі металів та карбону для ефективного електрохімічно стимульованого іонообмінного вилучення одно- і багатозарядних іонів з водних розчинів з наступною безреагентною регенерацією сорбентів.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено дослідженню властивостей рідкої та твердої фаз адсорбційних систем вода - міцелоутворююча поверхнево-активна речовина (ПАР) - твердий сорбент по даним нейтронної спектроскопії. Запропонований та обгрунтований новий підхід до дослідження колоїдних явищ у цих системах на основі аналізу змін молекулярно-динамічного стану води під впливом компонентів систем. Виявлено, що контакт водного розчину неіонної ПАР із твердим сорбентом призводить до суттєвого зменшення внеску колективних та збільшення внеску одночасткових рухів молекул води в її динамічний стан. Кількісно оцінена роль механізмів трансляційних рухів молекул води у вивчених системах. В термінах запропонованої моделі пояснені явища адсорбції та міцелоутворення. Досліджені характеристики міцелярних водних розчинів ПАР; характер взаємодії між міцелами; вплив електроліту на них; дисперсії сажі, оцінено поверхневий натяг міцел. Метод непружного розсіяння повільних нейтронів адаптований до дослідження адсорбційних шарів ПАР на вуглецевих сорбентах; доведено, що будова поверхневого шару неіонної ПАР на силікагелі залежить від способу контакту рідкої та твердої фаз. Узагальнені чинники, які впливають на будову адсорбційних шарів ПАР на твердих сорбентах.

  Скачати повний текст

Описано механізм формування адсорбційних кластерних (пристінкових) шарів у рідині на поверхні твердих фаз. З урахуванням міцелярної форми існування частинок твердих оксидних дисперсій у металевих розплавах складено рівняння для кількісної оцінки їх плавучості, швидкостей їх занурення та спливання. Сформульовано принципи розробки нових способів вимірювання зсувної в'язкості рідких металів з урахуванням формування у них специфічних пристінкових шарів внаслідок кластерної адсорбції. Запропоновано методику врахування позитивної кластерної адсорбції у капілярних методах визначення коефіцієнтів дифузії у рідких металах.

  Скачати повний текст

Наведено результати теоретичних і експериментальних досліджень гідротермальної та твердофазної інтеркаляції в каолініт карбаміду та нового інтеркалату - хлориду амонію. Встановлено, що інтеркаляція, як різновид об'ємно-поверхневого модифікування каолініту на молекулярному рівні, підвищує його реакційну здатність і дозволяє регулювати більшість властивостей мінералу зміною природи інтеркалату, ступеня інтеркаляції та способів додаткової фізико-хімічної обробки. Інтеркалати каолініту можна використовувати для вирішення ряду практичних завдань у технологіях вогнетривів, наповнювачів, каталізаторів, сорбентів тощо.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Теоретично та експериментально досліджено адсорбцію поверхнево-активних речовин на міжфазній межі (рідина - рідина та рідина - газ) за нерівноважних умов. Дослідження виконано методами об'єму краплі та максимального тиску в бульбашці. Розвинено математичну модель кінетики адсорбції на поверхні зростаючої краплі з урахуванням масопереносу в суміжну фазу. За методом об'єму краплі визначено величину адсорбції на свіжоутвореній поверхні краплі. Експериментально визначено залежність коефіцієнта розподілу октилфенілового ефіру поліетиленгліколей від довжини оксиетильного ланцюга та природи міжфазної межі. Наведено опис поведінки молекул поверхнево-активних речовин у нерівноважних адсорбційних шарах з урахуванням можливої переорієнтації молекул. Визначено ефективний час адсорбції для вивчених методів. Теоретично та практично обгрунтовано застосування режиму зупиненого потоку за методом максимального тиску в бульбашці.

  Скачати повний текст

Наведено результати дослідження адсорбції сироваткового альбуміну людини (САЛ) на сферичних (СКН) і волокнистих (АУТ-М) вуглецевих сорбентах. Досліджено пористу структуру обох типів сорбентів. Визначено різницю в параметрах пористої структури між дослідженими сорбентами. Знайдено температурну залежність адсорбції САЛ на вуглецевій поверхні. Запропоновано загальний механізм адсорбції САЛ на волокнистих і сферичних вуглецевих сорбентах. Встановлено вплив окремих параметрів пористої структури вуглецевих сорбентів на адсорбцію САЛ. Виявлено "виміряну негативну адсорбцію" під час проведення оцінки адсорбції САЛ на АУТ-М непрямими методами. Даний феномен пояснено на підставі гіпотези про комплексний вплив процесів адсорбції-десорбції САЛ і конформаційних перетворень білкових молекул на результати вимірювання. Під час оцінки адсорбції САЛ прямими методами феномену "негативної адсорбції" не спостережено. Розроблено теоретичні моделі адсорбційних процесів і, на підставі отриманих експериментальних даних адсорбції САЛ на СКН і АУТ-М, розраховано окремі їх параметри. Висвітлено причини різниці у механізмах тромбоутворення на волокнистих і сферичних вуглецевих сорбентах.

  Скачати повний текст

Досліджено проблему синтезу (з використанням золь-гель і темплатного методів) нових гібридних органічно-неорганічних матеріалів з моно-, бі- або трифункціональним поверхневим шаром та вивчено вплив природи вихідних компонент та умов синтезу на склад, будову та властивості поверхні даних матеріалів. З використанням запропонованих методик синтезовано ксерогелі та мезопоруваті кремнеземи, функціоналізовані амінними, тіольними, (тіо)сечовинними та карбоксильними групами, вивчено їх структурно-адсорбційні характеристики. Показано, що внаслідок варіювання природи та співвідношення реагуючих компонент (силанів), а також та умов синтезу (природу розчинника, режим гелювання тощо), можна цілеспрямовано впливати на функціональність поверхневого шару, на вміст і співвідношення комплексоутворювальних груп у даному шарі, ступінь гідрофільності поверхні в таких гібридних матеріалх, а також на їх структурно-адсорбційні характеристики. Показано можливість використання таких гібридних матеріалів як селективних сорбентів мікрокількостей золота(III) і високоємних сорбентів ртуті(II). Запропоновано одностадійний золь-гель метод функціоналізації поверхні ксерогелів комплексними сполуками кобальту(II) та заліза(II) з такими лігандами, як основи Шиффа, порфирини та фталоціаніни. Показано можливість використання одержаних гібридних матриць для зворотнього зв'язування молекулярного кисню. З використанням силіконатних комплексів металів описано синтез поліметалметил-силоксанових ксерогелів (метал - Al(III), Cr(III), Fe(III), Ti(IV) і Zr(IV)). Запропонований метод дає змогу одержувати гідролітично стійкі, з високим вмістом металу (до 15 %) селективні адсорбенти. Розглянуто використання встановлених залежностей для прогнозування адсорбційних властивостей сорбентів, які одержуються з використанням золь-гель або темплатного методів синтезу.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Визначено фундаментальні закономірності адсорбції сумішей полімерів на твердих поверхнях. Узагальнено результати комплексних досліджень адсорбції з сумішей сумісних і несумісних полімерів у широкому концентраційному інтервалі з урахуванням критичних концентрацій перекривання макромолекулярних клубків, термодинамічної взаємодії компонентів і процесів молекулярної агрегації в досліджуваних системах. Експериментально доведено селективність адсорбції одного з компонентів суміші для розчинів і розплавів полімерів, обумовлену одночасним протіканням конкуруючої адсорбції обох компонентів. Встановлені закономірності є загальними для всіх пар полімерів, що характеризується певним рівнем термодинамічної сумісності.

  Скачати повний текст

Створено надвисоковакуумну установку типу "чорна камера" для комплексного дослідження адсорбційно-десорбційних процесів у широкому діапазоні температур дослідженого зразка (5 - 2500 К) і газу у джерелі молекулярного пучка (80 - 550 К). Вперше отримано спектри слабкозв'язаних низькоенергетичних адсорбційних станів молекулярного кисню, адсорбованого за умов 5 К, для досліджуваних граней вольфраму, а також отримано залежності імовірності прилипання кисню за температури підкладок 5 К та їх зміну з температурою поверхні адсорбента, газу та ступеня покриття. Прослідковані різні механізми кінетики залежно від умов адсорбції та виявлено, що дисоціативна адсорбція кисню на досліджених гранях вольфраму відбувається за температури 5 К. Встановлено, що після заповнення першого моношару на всіх підкладках виявляються ознаки адсорбції через зовнішній передстан, у ролі якого, можливо, виступає адсорбційний стан слабкої молекулярної хемосорбції АС45 (АС60 для W(III)). Досліджено ефект амортизації в області закінчення заселення хемосорбованого атомарного моношару та початку утворення слабкозв'язаного молекулярного моношару за температури адсорбції ~ 5 К, величина якого збільшується у разі збільшення температури газу в ефузивному джерелі. Доведено, що енерегетичні характеристики фізадсорбованих шарів у даних системах не залежать від електронної та атомної структур поверхні та, в основному, відзначаються фізико-хімічними властивостями кисню, а характер кінетики адсорбції дає змогу конкретизувати хід потенціалу взаємодії газ - поверхня.

  Скачати повний текст

Досліджено закономірності специфічної адсорбції полярних органічних сполук з водних розчинів на поверхні дисперсних адсорбентів різної хімічної природи. Теоретично та експериментально обгрунтовано корецляції між адсорбційними та електронними властивостями речовини. Встановлено, що селективність адсорбції полярних органічних сполук зумовлена проявом слабких хімічних взаємодій з адсорбентом і молекулами води. Вперше запропоновано та експериментально обгрунтовано розглядати специфічну адсорбцію в наближенні двох моделей: адсорбції, що контролюється величинами ефективних зарядів атомів адсорбату, розчинника та поверхні адсорбенту, і адсорбції, що контролюється орбітальними взаємодіями їх граничних (нижчих вільних і вищих зайнятих) орбіталей. Визначено, що встановлені закономірності дозволяють прогнозувати і певною мірою керувати властивостями адсорбційних систем під час розробки технологій, що базуються на явищі селективної адсорбції.

  Скачати повний текст

Створено та науково обгрунтовано новий метод визначення поверхневого натягу рідин з повільним установленням адсорбційної рівноваги та відмінним від нуля крайовим кутом змочування, який є універсальним та експресним методом, забезпечує високу точність та достовірність даних поверхневого натягу поверхнево-активних речовин, одержаних експериментально. На базі моделі нелокалізованої моношарової адсорбції з використанням методу оптимізації ізотерм поверхневого натягу розраховано ізотерми адсорбції неіонних ПАР (НПАР) та інтегральні характеристики процесу адсорбції індивідуальних НПАР на межі поділу фаз розчин - газ. Показано, що модель нелокалізованої моношарової адсорбції детально описує процес адсорбції НПАР на цій межі з урахуванням усіх можливих взаємодій речовини та міжфазної поверхні, повною мірою може використовуватись для аналогічних розрахунків НПАР різної природи. Доведено, що розраховані інтегральні характеристики процесу адсорбції індивідуальних НПАР на межі поділу фаз розчин - газ дають змогу прогнозувати колоїдно-хімічні властивості багатокомпонентних розчинів НПАР на цій межі, зокрема величини адсорбції та поверхневого натягу. Вперше з одночасним вимірюванням поверхневого натягу одержано експериментальні значення крайового кута змочування молібденового скла катіонною ПАР, які дають змогу виявити вплив гідролізуючої дії іонної ПАР на процеси агрегації та флотосепарації цих частинок. Запропоновано новий метод використання аніонної ПАР як інтенсифікуючої домішки до неорганічного коагулянта в процесі флотосепарації високодисперсних забруднень з водних розчинів та емульсій.

  Скачати повний текст

Розглянуто актуальні питання розробки технологічно перспективних методів хімічного модифікування поверхні вуглецевих матеріалів з метою формування функціонального покриву із заздалегідь заданими властивостями. З використанням реактивів Гриньяра розроблено ефективні методики модифікування поверхні активованого вугілля (АВ) органічними гідрофобними групами. Синтезовано серію зразків АВ з ковалентно закріпленими вуглеводневими насиченими, ненасиченими та ароматичними групами. На базі сучасних методів дослідження вивчено фізико-хімічні властивості одержаних систем, особливості перебігу окиснювальних процесів і термічні перетворення на їх поверхні. Розглянуто закономірності перебігу реакції каталітичного розпаду пероксиду водню і третбутилгідропероксиду на поверхні вихідних і модифікованих зразків АВ, а також зразків АВ з нанесеним паладієм. Встановлено, що найвищу активність виявляють гідрофобізовані зразки з нанесеним паладієм.

  Скачати повний текст

За даними хроматографічного затримування газів різної природи розраховано термодинамічні параметри процесу адсорбції (зміни вільної мольної енергії Гіббса, ентальпії та ентропії), які описують перехід молекул газів різної природи на досліжувані адсорбенти. На катіонних модифікаціях морденіту AgNaM та CuNaM уперше виявлено ефект низьких заміщень, який проявляється у вигляді різкої зміни згаданих термодинамічних і хроматографічних характеристик (величин затримування, ширини хроматографічних зон тощо), що є результатом посиленої взаємодії молекул газів з катіонами у каналах морденіту за низького (5 %) ступеня йонообміну. На цеолітах AgNaM та CuNaM вперше досягнуто часткового розділення ізомерів бутану внаслідок впливу різного критичного розміру їх молекул і взаємодії з катіонами в каналах морденіту. Виявлено ефект нівелюючого впливу адсорбованої води на деякі термодинамічні та хроматографічні характеристики адсорбції газів на зволожених цеолітах типу X. Установлено, що внаслідок екранування водою адсорбційних центрів послаблюються зміни потенціалів Гіббса та інші параметри взаємодії між молекулами газів і цеолітом. За допомогою термодинамічних і хроматографічних параметрів обгрунтовано оптимальні модифікації цеолітів та умови для вилучення, адсорбційного концентрування, десорбції та хроматографічного аналізу оксидів карбону й нітрогену, а також вуглеводнів у забрудненому повітрі.

  Скачати повний текст

Експериментально встановлено, що заповнення поверхні кремнезему молекулами катіонних поверхнево-активних речовин (КПАР) - моно- та біс-четвертинних амонієвих сполук - відбувається одночасно на поверхневих центрах двох типів (заряджених і нейтральних), що відповідає моношаровій моделі адсорбції. Визначено, що порушення агрегативної стійкості суспензій високодисперсного кремнезему відбувається через нейтралізацію негативного заряду поверхні та в результаті флокулюючої дії КПАР. Показано, що адсорбція КПАР на високодисперсному кремнеземі може супроводжуватися агрегуванням молекул на поверхні, що призводить до зростання швидкості флокуляції суспензій. Досліджено закономірності флокуляції суспензій високодисперсного кремнезему в присутності деяких альбумінів, гемоглобіну людини та желатину та встановлено, що в присутності білків стабільність даних суспензій в цілому описується в межах електростатичного механізму. За умов незначних заповнень поверхні та у разі pH, близьких до ізоелектричної точки кремнезему, концентраційні залежності швидкості флокуляції суспензій максимальні: із збільшенням адсорбції білків одночасно з флокуляцією відбувається руйнування агрегатів частинок кремнезему, присутніх у суспензіях за невисоких pH. Визначено, що характер флокулюючої дії сироваткових альбумінів залежить від способу їх одержання. Зауважено щодо наявності домішок ліпідів, яка обумовлює збільшення адсорбції білків і призводить до зростання швидкості флокуляції, особливо у разі високих pH за умов електростатичного відштовхування від поверхні.

  Скачати повний текст

Уперше доведено можливість і запропоновано спосіб регулювання стану азоту й кисню активного вугілля внаслідок зміни ступеня окиснення та температури обробки вихідного вугілля та встановлено кількісні залежності, що дає змогу відповідно певним вимогам змінювати електродонорні властивості одержаного вугілля. Розроблено методику визначення електродонорної здатності активного вугілля, що базується на вимірюванні струмів окисно-відновних процесів за участю вугілля в електрохімічній комірці з розділеними електродними просторами. Визначено залежність електродонорних властивостей від вмісту азоту й кисню у структурі та на поверхні активного вугілля, яку одержано за результатом дослідження сорбційно-каталітичної активності, відновної здатності та потенціалів поверхні синтезованого N-, O-вмісного активного вугілля. Виявлено відповідність одержаних експериментальних даних результатам квантовохімічної оцінки енергетичних параметрів модельних вуглецевих кластерів.

  Скачати повний текст

Вивчено закономірності впливу різних форм кисню (у складі активного вугілля та у розчині) на окисно-відновні властивості активного вугілля і природу сорбції металів підгрупи міді. Вперше квантовохімічними методами проведено моделювання вуглецевих кластерів різного ступеня окиснення та їх комплексів з металами підгрупи міді. Встановлено, що його вплив на кінетику формування стаціонарного потенціалу визначається за малих значень статичної обмінної ємності (СОЄ) електродонорними властивостями, за великих - структурними особливостями активного вугілля. Досліджено механізм взаємодії кисневмісного вугілля з іонами металів підгрупи міді. Встановлено, що процес відновлення металів за малих значень СОЄ визначається електронодонорними властивостями активного вугілля і є орбітально-контрольованим (електрохімічний механізм), а за великих значень СОЄ - утворенням координаційних зв'язків кисневмісних функціональних груп з катіонами металів та є зарядово-контрольованим (хімічний механізм).

  Скачати повний текст