всероссийский научно-практический журнал
  • ISSN 2072-8158
  • -
  • Роспечать: 48626
  • Пресса России: 44722

Гетероадагуляция твердых микрочастиц: метод очистки от них водных систем и изучения процессов образования контактов «частица — коллектор»

Опубликовано в журнале «Вода: химия и экология» № 8 за 2013 год, стр. 48-61.
Рубрика: Научно-аналитические обзоры

 

Тарасов В.В. доктор химических наук, профессор, академик общественной Российской экологической академии, кафедра промышленной экологии, Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Кизим Н.Ф. Доктор химических наук, профессор, зав. кафедрой физической и коллоидной химии, Новомосковский институт ГОУ ВПО Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева

Аннотация:
Исследована гетероадагуляция твердых микрочастиц эквивалентного диаметра (dэк = 0,5÷5 мкм) с целью сравнения с гетероадагуляцией микрокапель того же размера. Вокруг твердых частиц всегда образуются диффузионные пограничные слои, обуславливающие три кинетических области гетерогенного процесса. Этого не наблюдалось в случае микрокапель. У твёрдых микрочастиц отсутствуют осцилляции и ступенчатые кривые при их гетероадагуляции. В случае твердых микрочастиц иногда наблюдается параболическая форма кривых гетероадагуляции, которая объяснена автокатализом на атомах Ag. Выявлены ткани, способные лучше других очищать водные системы от микрочастиц. Полки тонкослойного реактора-отстойника, обклеенные тканями, значительно интенсифицируют процесс гетероадагуляции.

Ключевые слова: автокатализ, гетероадагуляция, гетерокоагуляция, латентность, осцилляция, очистка воды

Ссылка для цитирования:
Тарасов В.В. , Кизим Н.Ф. Гетероадагуляция твердых микрочастиц: метод очистки от них водных систем и изучения процессов образования контактов «частица - коллектор» // Вода: химия и экология. — 2013. — № 8. — c. 48-61. — http://watchemec.ru/article/25904/

Литература:
1. Дерягин Б.В. Поверхностные силы / Б.В. Дерягин, Н.В Чураев, В.М. Муллер. М.: Наука, 1987. Гл. IX. С. 274-288.
2. Дерягин Б.В. Теория устойчивости коллоидов и тонких пленок. М.: Наука, 1986. 205 с.
3. Dukhin A.S. Gravity as a factor of aggregative stability and coagulation / A.S. Dukhin, S.S. Dukhin, P.J. Goetz. // Advances in Colloid and Interface Sci. 2007. V.134-135. P. 35-71.
4. Лайтфут Э. Явления переноса в живых системах. Биомедицинские аспекты переноса количества движения и массы. М.: Мир,1977, 518 с.
5. Воюцкий С.С. Физико-химические основы пропитывания и импрегнирования волокнистых материалов дисперсиями полимеров. Л.: Химия, 1969. 336 с.
6. Kralchevsky P.A. Chemical physics of colloid systems and interfaces / Kralchevsky P.A., Danov K.D.,Denkov N.D. // In Handbook of surface and colloid chemistry. Third edition. Ed. K.S. Birdi., CRC Press, Taylor & Francis Grupp, LLC. 2009. Chapter 7. P. 197-377.
7. Тарасов В.В. Очистка воды от микрокапель жидких пищевых масел в аппаратах с волокнистой насадкой / В.В. Тарасов, А.Ю. Олейник, Н.Ф. Коваленко. // Химическая технология. 2008. Т. 9. № 1. С. 45-48.
8. Тарасов В.В. Очистка воды от микрокапель технических масел / В.В. Тарасов, Н.И. Щедрова // Химическая технология. 2008. Т. 9. № 2. С. 84-87.
9. Wakabayashi K. Rapid size classification of ultra fine particles using surface characteristics / K. Wakabayashi, S. Sekita, H. Hayashi, H. Sasaki // KONA, 2005. № 23. P. 173-179.
10. Watson S. Studies on the preparation magnetic photocatalysts. / S. Watson, J. Scott, D. Beydoun, R. Amal // Journal of Nanoparticle Research. 2005. № 7. P. 691-705.
11. Hogg R. Mutual coagulation of colloidal dispersions / R. Hogg, T.W. Healy and D.W. Fuerstenau. // Trans. Faraday Soc. 1966. V. 62. P. 1638.
12. Райст П. Аэрозоли. Введение в теорию. М.: Мир, 1987. 378 с.
13. Jose-Luiz Luna-Xavier. Synthesis and characterization of silica/poly (methyl methacrylate) nanocomposite latex particles through emulsion polymerization using a cationic azo initiator / Jose-Luiz Luna-Xavier, Alan Guyot, and Elodie Bourgeat-Lami.// Journal of Colloid and Interface Sci. 2002. V. 250, P. 82-92.
14. Wuyou Fu. Preparation and characteristics of core-shell structure nickel/silica nanoparticles / Wuyou Fu, Haibin Yang, Lianxia Chang, Minghui Li, Hari Bala, Qingjiang Yu, Guangtian Zou. // Colloid and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2005. V. 262. P. 71-75.
15. Lansalot M. Elaboration of fluorescent and highly magnetic submicron polymer particles via a stepwise heterocoagulation process / M. Lansalot, S. Sabor, A. Floissari, C. Pichot // Colloid Polym. Sci. 2005. V. 283. P. 1267-1277.
16. Voorn D.J. Plate-sphere hybrid dispersion: Heterocoagulation kinetics and DLVO evaluation / D.J. Voorn, W. Ming, J. Laven, J. Meuldijk, G. de With, A.M. van Herk. // Colloid and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2007. V. 294. P. 236-246.
17. Marini Vichele. Functionally modified core-shall silica nanoparticles by one-pot synthesis / Vichele Marini, Behzad Pourabbas, Fransesco Pilati, Paola Fabbri. // Colloid and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2008. V. 317. P. 473-481.
18. Nangeng Wen. Synthesis of PVAc/SiO2 latices stabilized by silica nanoparticles / Nangeng Wen, Qinqiong Tang, Min Cheng, Limin Wu. // Journal of Colloid and Interface Sci. 2008. V. 320. P. 152-158.
19. Adamczyk Z. Deposition of colloid particles at heterogeneous and pattrned surfaces / Z. Adamczyk, M. Nattich, J. Barbasz // Advances in Colloid and Interface Science. 2009. V. 147-148. P. 2-17.
20. Adamczyk Z. Irreversible adsorption of latex particles on fibrinogen covered mica / Z. Adamczyk, M. Nattich, M. Wasilewska // Adsorption. 2010. V. 16. P. 259-269.
21. Коваленко Н.Ф. Особенности кинетики очистки воды от микрокапель дизельного топлива методом гетероадагуляции на углеродной ткани / Н.Ф. Коваленко, В.В. Тарасов // Вода: химия и экология. 2012. № 3. С. 33-41.
22. Образование асфальтово-парафиновых отложений на трубах нефтепроводов Электронный ресурс: http://volga-anticorr.ru/products/reagents-removers-asfaltosmolistyx-and-paraffin-deposits/ &lr=213&nojs=1.
23. Meng Nan Chong. Synthesis and characterization of novel titanium impregnated kaolinite nano-photocatalyst. / Meng Nan Chong, Vipasiri Vimonses, Shaomin Lei, Bo Jin, Chris Chow and Chris Saint. // Microporous and Mesoporous Materials. 2009. V. 117 (1-2). P. 233-242
24. Тарасов В.В. Кинетика гетероадагуляции микрочастиц суспензии намывного глинистого грунта при осветлении морской волы / В.В. Тарасов, Д.А. Ребане, С.К. Николаева, Е.Н. Огородникова. // Вода: химия и экология. 2013. № 1. С. 50-57.
25. Thomas W.J. The design of catalytic reactors. Chapter 2. In: J.M. Coulson, J.F. Richardson. Chemical Engineering. 1971. V. 3. P. 87-164.
26. Тарасов В.В. Модель гетерогенной гидродинамической коагуляции микрокапель / В.В. Тарасов, Н.Ф. Коваленко, Н.Е. Кручинина, С.А. Шилин // Ж. прикл. химии. 2006. Т. 79. Вып. 8. С. 1300-1304.
27. Замятнин А.А. Протеомика // Биология. 2005. № 14. С. 2–11.
28. Пчелин В.А. Гидрофобные взаимодействия в дисперсных системах. М.: Знание, 1976. С. 135.
29. Яминский В.В. Коагуляционные контакты в дисперсных системах / В.В. Яминский, В.А. Пчелин, Е.А. Амелина, Е.Д. Щукин. М.: Химия, 1982. 185 с.
30. Лунина М.А. Гетероадагуляция частиц высокодисперсных металлов на поверхности полимерных волокон / М.А. Лунина, М.Г. Иванова, А.А. Хачатурян // Коллоидный журнал. 1995. Т. 57. № 6. С. 825-828.
31. Лунина М.А. Критерии гетероадагуляционной активности частиц высокодисперсных металлов в различных системах / М.А. Лунина, А.А. Хачатурян // Коллоидный журнал. 1997. Т. 59. № 3. С. 407-408.
32. Jachowicz J. Heterocoagulation of silicon emulsions on keratin fibers / J. Jachowicz, M.D. Berthiaume // Journal of Colloid and Interface Sci. 1989. V. 133, Is. 1. P. 118–134.
33. Tamai H. Deposition polymethyl methacrylate latex on fibers / H. Tamai, T. Hakozaki and T. Suzawa // J. Colloid and Polymer Science, 1980, V. 258, P. 870-876.
34. Tamai H. Latex deposition on fibers: effect of electrolytes on rate and interaction energy / H. Tamai, T. Suzawa // Journal of Colloid and Interface Sci. 1982. V. 88. № 2. P. 372-377.
35. Tamai H. Latex deposition on fiber / H. Tamai, Y.Nagai, T. Suzawa // Journal of Colloid and Interface Sci. 1983. V. 91. № 2. P. 464.
36. CYTEC. Case study. metal extraction. crud: how it forms and techniques controlling it. Cyntec Industries Inc. 2006. P. 1-4.
37. Голубина Е.Н. Накопление редкоземельных элементов в динамическом межфазном слое экстракционной системы при колебательном воздействии. / Е.Н. Голубина, Н.Ф. Кизим // Химическая технология. 2010. Т. 11. № 7. С. 424–430.
38. Кизим Н.Ф. Накапливание некоторых редкоземельных элементов в динамическом межфазном слое экстракционной системы. / Н.Ф. Кизим, Е.Н. Голубина // Химическая технология. 2009. Т. 10. № 5. С. 296-301.
39. Кизим Н.Ф. О причинах взаимоуноса фаз при жидкостной экстракции. / Н.Ф. Кизим, Т.В. Пингачева. // Химическая технология. 2005. № 12. С. 23-25.
40. Колупаев Д.Н. Изучение состава межфазных образований и осадков, образующихся на операции восстановительного разделения урана и плутония в процессе экстракционной переработки ОЯТ на заводе РТ-1 / Д.Н. Колупаев, А.Н. Машкин, А.Б. Мелентьев, И.Г. Тананаев // Вопросы радиационной безопасности. 2010. № 1. С. 9-16.
41. Мелентьев А.Б. Свойства и условия образования технеций- и палладий-содержащих осадков в процессах переработки ОЯТ применительно к экстракционному аппарату восстановительного разделения урана и плутония / А.Б. Мелентьев, А.Н. Машкин, В.А. Мишарин, М.А. Бирюкова, А.В. Ананьев, В.П. Шилов, К.Э. Герман, И.Г. Тананаев // Вопросы радиационной безопасности. 2011. № 1. С. 51-66.
42. Колупаев Д.Н. Исследование причин нестабильной работы операции восстановительной реэкстракции плутония, связанных с образованием осадков и межфазных образований при переработке ОЯТ на заводе РТ-1 / Д.Н. Колупаев, А.Н. Машкин, А.Б. Мелентьев, В.А. Мишарин // Тез. докл. 6-й Российской конференции по радиохимии: «Радиохимия-2009». Озерск: РИЦ ВРБ ФГУП «ПО «Маяк». 2009. С. 219
43. Короткевич В.М. Экстракционная переработка концентрированных растворов уранилнитрата с высоким содержанием примесей. ФГУП «Сибирский химический комбинат», г. Северск. / В.М. Короткевич, В.В. Лазарчук, Т.Г. Шикерун, В.И. Шамин, Н.А. Михайлова, Ф.А. Дорда // Известия Томского политехнического университета. 2007. Т. 311. № 3. С. 25-29.
44. Шавкунова, М.Ю. Состав третьей фазы при экстракции нитрата циркония растворами ТБФ в алифатических разбавителях / М.Ю. Шавкунова,
О.А. Синегрибова // Химическая технология. 2011. № 9. С. 551-556.
45. Yagodin G.A. Condensed interfacial films in metal extraction systems. / G.A. Yagodin, V.V. Tarasov, S.Yu. Ivakhno // Hydrometallurgy. 1982. V. 8. P. 293-305.
46. Тарасов В.В. Применение метода гидродинамической гетероадагуляции для очистки воды от микрокапель и для исследования кинетики их взаимодействия с твердыми поверхностями // Теор. осн. хим. технол. 2010, Т. 44. № 5. С. 483-497.
47. Тарасов В.В. Модель гетерогенной гидродинамической коагуляции в присутствии второго растворителя. / В.В. Тарасов, С.А. Шилин // Теор. осн. хим. технологии. 2007. Т. 41. № 2. С. 191.
48. Тарасов В.В. Укрупнение микрокапель «масла» при обтекании эмульсиями твёрдых поверхностей // Докл. АН. 2008. Т. 421. № 5. С 649.
49. Тарасов В.В. Очистка воды от микрокапель компрессорного масла с помощью углеродной ткани / В.В. Тарасов, Н.Ф. Коваленко, Чжан ДунСян, Е.Г. Сорокин // Журн. прикл. химии. 2008. Т. 81. Вып. 12. С. 2011-2015.
50. Тарасов В.В. Очистка воды от взвешенных в ней микроскопических капель / В.В. Тарасов, Н.Е. Кручинина, Н.И. Щедрова, С.Д. Дзамашвили // Теор. осн. химич. технологии. 2006. Т. 40. № 5. С. 551-555.
51. Тарасов В.В. Влияние совместного измельчения и гетероадагуляции на количество капель масла «ХА-30» в воде // Вода: химия и экология. 2009. № 1. С. 14-23.
52. Тарасов В.В. Гетероадагуляция для очистки воды от микрокапель три-н-бутилфосфата / В.В. Тарасов, Н.Ф. Коваленко, М.В. Ястребова // Химическая технология. 2009. Т. 10. № 5. С. 315-318.
53. Позвонкова В.М.. Влияние соотношения плотностей фаз на очистку воды от микрокапель хлорбензола методом гетероадагуляции / В.М. Позвонкова, В.В. Тарасов, Н.А. Иванцова, Н.Ф. Коваленко // Химическая технология. 2011. № 12. С. 760-765.
54. Сумм В.Д. Физико-химические основы смачивания и растекания. / В.Д. Сумм, Ю.В. Горюнов. М.: Химия, 1976. 231 с.
55. Федорец А.А. Способ контроля запыленности воздуха / Письма в ЖЭТФ. 2003. Т. 79. № 8. С. 457—459.
56. Пат. 2350929 РФ / А.А. Федорец, Э.Э. Колмаков, П.Ю. Бакин. Способ контроля запыленности воздуха. Заявлено 06.07.2006. Опубликовано 27.03.2009. Бюл. №9. Приоритет 06.07.2006.
57. Пат. 2271519 РФ / А.А. Федорец. Способ сверхточного дозирования жидкостей. Заявлено 27.07.2004. Опубликовано 10.03.2006. Бюл. №7. Приоритет 27.07.2004.
58. Tarasov V. Dynamic interphase layers in liquid-liquid and liquid-gas systems // Russian journal of Physical Chemistry. 2000. V. 74. Suppl. 1. P. 118-S127.
59. Тарасов В.В. Эффекты динамических межфазных слоёв систем жидкость-жидкость / В.В. Тарасов, Н.Ф. Кизим, Чжан ДунСян // Вода: химия и экология. 2010. № 12. С. 45-53.
60. Вейцман Э.В. Квазитонная теория межфазной области раздела и её приложения. М.: Энегоатомиздат, 1999. 143 с.
61. Golikova E.V. Investigation into heterocoagulation of two-component disperse systems containing nanosized and submicron particles with different degrees hydrophilicity / E.V. Golikova, Yu.M. Chernoberezhskii // Glass physic and chemistry. 2005. V.31. №. 3. P. 280-290.
62. Duda L.V. Ultramicroscopic studies of stabilization of mixed FeOOH-ZrO2 dispersions by heteroadagulation / L.V. Duda, E.V. Golikova, Yu.M. Chernoberezhskii, A.I. Yanklovich // Colloid Journal. 1997/ V. 59/ № 4/ P. 436-441.
63. Тарасов В.В. Осветление воды, замутнённой микрочастицами каолина, методом гетероадагуляции / В.В. Тарасов, Н.А. Иванцова, Н.Ф. Коваленко // Вода: химия и экология. 2012. № 11. С. 27-34.
64. Тарасов В.В. Гетероадагуляция микрочастиц оксида цинка и чёрной сажи – способ очистки от них воды / В.В. Тарасов, Н.А. Иванцова, Н.Ф. Коваленко // Химическая технология. 2013. Т. 14. № 2. С. 120-127.