Вивчено колоїдно-гідродинамічні закономірності процесів ультра-флокуляції та турбулентної мікрофлотації суспензій тонкодисперсних сорбентів на основі глинистих мінералів, гідроксиду алюмінію та фероціанідів міді та нікелю з метою виділення цих сорбентів з очищуваних водних розчинів. Установлено, що зменшення розмірів часток сорбенту з 1 мм до 1 мкм зменшує необхідний час сорбційної обробки (з 1 - 2 год до 30 с) та його витрату і, відповідно, кількість відходів (у 8 - 10 разів). Запропоновано експериментальну методику визначення парної енергії зв'язку часток, що базується на вимірі залежності максимального розміру флокул від величини дисипації механічної енергії. Показано, що максимум ефективності флокулярного процесу відповідає максимуму парної енергії зв'язку часток, що залежить від їх природи, а також від типу та дози флокулянта. Показано, що у результаті такої обробки швидкість відділення сфлокульованих тонкодисперсних сорбентів від води седиментацією збільшується на 25 - 50 %, а питомий об'єм осаду зменшується як мінімум у 2 рази. Запропоновано ефективний спосіб вилучення тонкодисперсних сорбентів з водних розчинів, що базується на методах ультра-флокуляції та турбулентної мікрофлотації.

  Скачати повний текст

Досліджено процеси формування осадів з частинок з різним типом взаємодії, описано структуру та перколяційні властивості бідисперсного осаду та композиційних осадових структур, розглянуто процеси агрегації у колоїдних дисперсіях. Вивчено процеси анігіляції дефектів у структурі осадів, сформованих з урахуванням міжчастинкових гетеровзаємодій. Виявлено, що закони, за якими описуються процеси анігіляції дефектів і зміна густини осаду, є подібними та пов'язаними між собою обернено пропорційними скейлінговими коефіцієнтами. Показано екстремальну поведінку залежності густини бідисперсного осаду від вмісту великих і маленьких частинок. Проаналізовано перколяційні властивості композиційних осадів і тенденцію частинок до сегрегації за розмірами у процесі формування осаду. На підставі граві- та кондуктометричного аналізу кінетики седиментації, формування осаду та реструктуризації виявлено вплив неіоногенної поверхнево активної речовини та значення pH на формування композиційних осадів на основі графіту та каолініту. Для модифікованих моделей повільної коагуляції колоїдних частинок з урахуванням міжчастинкових взаємодій згідно теорії ДЛФО встановлено значний вплив радіуса взаємодіючих частинок на фактор стабільності Фукса, що призводить до зменшення швидкості коагуляції частинок. Під час формування частинок комплексів поліелектролітів виявлено залежність розмірів частинок комплексів поліелектролітів від значення концентрації хлориду натрію у розчині, наведено її пояснення.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розроблено теоретичні методи розрахунку енергії взаємодії малих частинок, поміщених у розчин електроліту, процесів поглинання електромагнітного випромінювання дисперсними системами на базі частинок сферичної або еліпсоїдальної форм, однорідної або неоднорідної структури з врахуванням у них поверхневих збуджень. Досліджено процеси розсіяння електромагнітного випромінювання аерозольними частинками. Розроблено метод розрахунку енергії парної взаємодії системи малих частинок, які поміщені в розчин електроліту й описуються довільними радіусами та поверхневими потенціалами. Запропоновано нові підходи врахування впливу електролітичного середовища на малі частинки для теоретичного опису їх взаємодії. Розроблено числову методику розрахунку електродинамічних характеристик взаємодії електромагнітного випромінювання з дисперсними системами з структурно-неоднорідними включеннями. Одержано частотні залежності ефективної діелектричної проникності дисперсних систем з двошаровими включеннями типу "діелектрик - напівпровідник", що розміщені в електричному полі. Проведено числові розрахунки, результати яких вказують на можливість контролю значень величин резонансних частот шляхом зміни товщини напівпровідникової оболонки.

  Скачати повний текст

Досліджено вплив колоїдно-хімічних частинок продуктів гідролізу основних сульфатів і хлоридів алюмінію, а також структури адсорбційних шарів поліелектролітів на кінетіку формування агрегатів частинок та їх структуру. За допомогою комплексу методів отримано, систематизовано й узагальнено дані про вплив параметрів дисперсного середовища на колоїдно-хімічні храрактеристики частинок продуктів гідролізу вказаних коагулятів. Визначено елементи структури сформованих агрегатів, що дають уявлення про їх щільність. Виявлено кореляцію між вказаними параметрами та розмірно-густинними характеристиками агрегатів, отриманими за допомогою методу нелінійної лазерної діагностики. Отримано дані про товщину та структуру адсорбційних шарів поліелектролітів, заряджених однойменно та протлежно зарядженими колоїдними частинками. Розраховано величину деформацій макроіонів у ході їх переходу з розчину на поверхню частинок. Проаналізовано внесок електричного та структурного факторів у забезпечення дестабілізації квазірівноважених дисперсій.

  Скачати повний текст

Вивчено закономірності процесів самоорганізаційного формування кристалізаційних тривимірних пористих структур, частки яких складаються з золота. Ці процеси відбуваються у системі Ag - Au за умов її контакту з нітритними розчинами під дією градієнту хімічного та накладеного анодного потенціалу. Одержано систематичні дані про колоїдно-хімічні властивості пористих систем. Установлено, що морфологія поверхні структур визначається механізмом процесу їх формування. За методом теплот змочування встановлено, що поверхня пористих структур є гідрофільною. З'ясовано, що найбільш адекватною геометричною моделю будови досліджених пористих структур, у межах якої характерний розмір часток одержаних структур визначається кінетикою процесу селективного розчинення вихідної системи компонентів. На підставі аналізу результатів експериментального визначення товщини шару, в якому відбувається процес формування пористих структур, доведено наявність поверхнево-дифузійного мехнізму цього процесу.

  Скачати повний текст

Установлено колоїдно-хімічні закономірності вилучення солей гексадецилпіридинію (СГДП) з водних розчинів за методами осаджувальної флотації, екстракції, флотоекстракції. Установлено, що для ефективного проведення осаджувальної флотації у розчині СГДП необхідно додавати у стехіометричній кількості неорганічні (гексаціаноферати (III,II) калію) або органічні (тридецилкарбоксилат калію, тетрадецилсульфат натрію) реагенти. Водні розчини сумішей СГДП з алкілсульфатами натрію різного складу виявляють синергетичний ефект у процесах міцелоутворення, адсорбції на межі розділу фаз розчин - повітря, солюбілізації н-декану та піноутворення. Екстракційне вилучення СГДП з розчинів за умов введення аніонної поверхнево активної речовини у водну або н-пентадеканову фазу доцільно здійснювати у лужному середовищі.

  Скачати повний текст

Досліджено закономірності та механізм адсорбції йоногенних ПАР (хлориди алкіл- та діалкіламонію, алкілкарбоксилати калію) свіжоосадженим гідроксидом уранілу для пояснення та прогнозування ефективності проведення процесу вилучення урану із лужних розчинів у вигляді гідроксиду уранілу (осад І-го роду) методом осаджувальної флотації. Експериментально доведено можливість інтенсифікації процесу флотаційного вилучення сполук урану із розбавлених нітратних, сульфатних і карбонатних розчинів шляхом здійснення процесів флотоекстракції та флотації з носієм. Рекомендовано нові ефективні флотаційні реагенти - тонкоемульгований розчин триалкіламіну (ТАА) в уайт-спириті та тонкодиспергований твердий розчин ТАА в парафіні. Визначено оптимальні умови (pH середовища, витрата реагенту, час флотації, температура) вилучення сполук урану із розбавлених водних розчинів за допомогою запропонованих реагентів за відсутності та присутності електролітів різної природи. Запропоновано механізм взаємодії реагентів зі сполуками урану з врахуванням одночасного перебігу реакцій комплексоутворення та гідролізу, аналізу хімічного складу та колоїдно-хімічних властивостей реагентів. Розроблено новий спосіб вилучення сполук урану із розбавлених сульфатних розчинів методом флотації з носієм - тонкодиспергованим твердим розчином ТАА в уайт-спириті, який дозволяє знизити концентрацію урану в розчині, що очищується до межово припустимих норм з можливістю регенерації та повторного використання реагенту.

  Скачати повний текст

Проведено дослідження процесу редиспергування порошків основних карбонатів купруму та ніколу і карбонатів мангану та кобальту у рідинах різної хімічної природи (воді, 1,4-діоксані, ізопропіловому й ізобутиловому спиртах), у водних розчинах поверхнево-активних речовин (ПАР) (TRITON X-100, ATLAS G-3300 та HYAMINE 1622), у воді з pH у межах від 5,7 до 11. Вперше встановлено, що редиспергування порошків характеризується двома послідовними процесами - розтіканням рідини по поверхні частинок шляхом переміщення у відкритих полідисперсних порах та проникнення рідини в області замкненого повітря. Визначено роль кожного з даних процесів у руйнуванні агрегатів первинних частинок під час приготування суспензій, досліджено їх суперечливі наслідки, які обумовлюють кінцевий ступінь редиспергування. Встановлено, що вплив досліджуваних ПАР на редиспергувальну здатність середовища залежить від дисперсності порошків (розмірів пор, які існують в них). Доведено, що просторові структури, сформовані з частинок порошків досліджуваних карбонатів, є неоднорідними; середня щільність укладки частинок обумовлена первинною та вторинною щільністю їх укладки. Досліджено вплив умов приготування суміші порошків карбонатів металів на їх термічний розклад і твердофазний синтез.

  Скачати повний текст

Запропоновано фізичну модель процесу направленого росту багатошарових осадів у (1 + 1)-вимірному просторі й узагальнену модель формування осадів для різних випадків міжчастинкової взаємодії. На базі цих моделей проведено дослідження залежності коефіцієнта заповнення поверхні осаду частинками від розміру системи, обчислено скейлінгові показники. З використанням гравіметричного та кондуктометричного методів, експериментально досліджено кінетику седиментації рідинних систем на основі каолініту у діапазоні змін pH середовища від 4 до 10. Установлено, що збільшення значення pH призводить до зменшення за лінійним законом середнього розміру флокул та ущільнення осаду. В області проміжних значень pH (6.25, 7.05, 9.05) кінетика седиментації описується скейлінговими залежностями, де час кроссоверу визначає перехід від гравітаційного до дифузійного механізму формування осаду. Показано відповідність запропонованої моделі структуроутворення осадів одержаним експериментальним результатам. Досліджено перехідну реологічну поведінку концентрованих рідинних систем на основі каолінів. Для з'ясування осциляційної поведінки запропоновано кластерну модель, яка враховує залежність імовірності руйнування кластерів від мікроструктури агрегатів під дією гідродинамічних збурень.

  Скачати повний текст

Описано механізми комплексоутворення у водних розчинах сильноасиметричних електролітів та електролітів з високовалентними іонами. Показано вплив іонної асоціації різного типу на структурні та термодинамічні властивості водних розчинів сильноасиметричних поліелектролітів. Як методи дослідження використано теорію інтегральних рівнянь Орнштейна - Цернікс і комп'ютерні симуляції методом Монте-Карло. У межах асоціативного гіперланцюжкового наближення вперше одержано аналітичні вирази для хімічних потенціалів і вільної енергії системи. Дану методику, паралельно з запропонованим раніше двогустинним середньосферичним наближенням, використано під час опису та інтерпретації даних осмометричних експериментів ряду водних розчинів глобулярних протеїнів. У досліджуваних системах виявлено різні ступені димеризації протеїнів. Розглянуто явище катіонного гідролізу. Запропоновано модель водного розчину високовалентного катіона, на прикладі якої показано вплив заряду катіона на структурні та динамічні властивості його першої гідратної оболонки. За допомогою теорії інтегральних рівнянь і моделювання методом молекулярної динаміки, показано, що з ростом заряду катіона молекули води першої гідратної оболонки деформуються та навіть втрачають протони, що інтерпретується як явище катіонного гідролізу.

  Скачати повний текст

Досліджено проблему статистико-механічного опису колоїдних дисперсій. Детально проаналізовано вплив на колоїдні дисперсії одночасного співіснування кількох підсистем з різними масштабами довжин. Виявлено, що у даних системах поряд з прямими взаємодіями між більшими частинками виникають ефективні структурні взаємодії, які є наслідком шарування молекул і менших частинок. Запропоновано загальний метод розрахунку структурних взаємодій. Розглянуто випадок просторового обмеження двома паралельними та двома похилими поверхнями, що сприяє формуванню тонких колоїдних плівок. Досліджено вплив структурного безладу, утвореного частинками однієї з підсистеми дисперсії, на властивості молекулярного флюїду та модельних колоїдних флюїдів.

  Скачати повний текст

Проведено теоретичне дослідження різних моделей молекулярних моторів з метою виявлення факторів та механізмів, що впливають на перетворення різних видів енергії у механічу енергію приповерхневого руху наночастинок. Показано, що орієнтаційно-структурований адсорбат створює асиметричне електричне поле, необхідне для побудови молекулярного мотора, що генерує направлені потоки частинок уздовж поверхні. Розглянуто модель молекулярного мотора з мерехтливим пилкоподібним потенціалом і в аналітичному вигляді знайдено її основні характеристики: потік направленого руху частинок та ефективність перетворення енергії. У межах термодинаміки нерівноважних процесів проаналізовано ефективність роботи молекулярного мотора як функції ступеня зв'язку двох процесів, один з яких постачає енергію до системи, а інший - виводить її. Визначено фактори, що впливають на ефективність перетворення енергії, з використанням яких запропоновано модель молекулярного мотора з потенціалами, що зсуваються на півперіод, ефективність якої за певних умов наближається до одиниці. Для даної моделі знайдено точне аналітичне подання потоку частинок, що генерується мотором, встановлено його ефективності у випадку наявності у складі потенціального рельєфу елементів довільної форми, що повторюються та змінюються стрибкоподібно. Розроблено різновид методу тансфер-матриць для розрахунку основних характеристик мотора з періодичними неперервними потенціалами довільної форми, що дозволяє числово моделювати процеси масопереносу в реальних системах.

  Скачати повний текст