Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 17
Современное состояние физикохимии металл ионообменных нанокомпозитов 17
1.1. Наночастицы и нанокомпозиты. Размерные эффекты 17
1.1.1. Основные классы металл-ионообменных нанокомпозитов 23
1.1.2. Общие принципы синтеза. Физико-химические параметры и структура нанокомпозитов металл-ионообменник 26
1.1.3. Механизм химического осаждения металла в ионообменную матрицу и перколяционные эффекты 29
1.2. Редокс-сорбция на металл-ионообменных нанокомпозитах 32
1.2.1. Термодинамика восстановления кислорода 32
1.2.2. Макрокинетика редокс-сорбции 34
1.2.3. Динамика редокс-сорбции 39
1.3. Редокс-сорбция на металл-ионообменных нанокомпозитах при электрохимической поляризации 40
1.3.1. Макрокинетика редокс-сорбции при электрохимической поляризации нанокомпозитов 40
1.3.2. Динамика редокс-сорбции при электрохимической поляризации нанокомпозитов
1.4. Практическое удаление примесей ионов тяжелых металлов и растворенного кислорода из водных сред 51
1.5. Заключение 55
ГЛАВА 2 57
Механизм формирования металл-ионообменных наноструктур 57
2.1. Исследуемые нанокомпозиты металл (Сu, Bi, Ni, Ag)-ионообменник 57
2.2. Физико-химические принципы и технология получения нанокомпозитов 59
2.3. Определение редокс-емкости и структуры нанокомпозитов 68
2.4. Методы исследования кинетики и динамики редокс-процессов 75
2.5. Химическая активность нанокомпозитов
2.5.1. Скорость поглощения растворенного в воде кислорода 79
2.5.2. Кооперативные взаимодействия и эффект перколяции в кинетике редокс сорбции 93
2.6. Динамика редокс-сорбции кислорода 97
2.6.1. Динамические выходные кривые 97
2.6.2. Эффект перколяции в динамике редокс-сорбции 100
2.7. Выводы 104
ГЛАВА 3 106
Макрокинетика редокс-сорбции металл-ионообменными нанокомпозитами 106
3.1. Теоретическое описание макрокинетики редокс-сорбции 106
3.1.1. Физико-химическая модель процесса 106
3.1.2. Математическая постановка задачи. Плоские мембраны 109
3.1.3. Аналитическое решение задачи 113
3.1.4. Анализ кинетической модели 116
3.1.5. Цилиндрические волокна 121
3.1.6. Сферические зерна 125
3.2. Сопоставление теории и эксперимента 128
3.2.1. Численное решение обратной кинетической задачи 128
3.2.2. Сопоставление теории и эксперимента по кинетике редокс-сорбции молекулярного кислорода из воды
3.3. Критерий Био и механизм редокс-сорбции кислорода 136
3.4. Выводы 139
ГЛАВА 4 141
Динамика редокс-сорбции кислорода нанокомпозитами металл-ионообменник 141
4.1. Теоретическое описание динамики редокс-сорбции 141
4.2. Сопоставление теории и эксперимента по динамике редокс-сорбции молекулярного кислорода из воды нанокомпозитом
4.2.1. Методика эксперимента 143
4.2.2. Кинетика редокс-сорбции в тонком зернистом слое 144
4.2.3. Динамика редокс-сорбции молекулярного кислорода 147
из воды на зернистом слое 147
4.3. Анализ динамической модели. Роль внешнедиффузионных ограничений 150
4.4. Выводы 155
ГЛАВА 5 156
Макрокинетика редокс-сорбции нанокомпозитами металл-ионообменник при электрохимической поляризации 156
5.1. Теоретическое описание макрокинетики редокс-сорбции при электрохимической поляризации нанокомпозитов 156
5.1.1. Физико-химическая модель процесса 156
5.1.2. Математическая постановка задачи 160
5.1.3. Решение многоточечной краевой задачи 167
5.1.4. Анализ результатов компьютерного эксперимента 173
5.2. Экспериментальные исследования макрокинетики редокс-сорбции кислорода при электрохимической поляризации нанокомпозита 178
5.2.1. Стадия переноса заряда. Ток обмена кислородной реакции 178
5.2.2. Стадия внешней диффузии 193
5.3. Выводы 217
ГЛАВА 6 220
Динамика редокс-сорбции растворенного в воде кислорода нанокомпозитами металл-ионообменник при электрохимической поляризации 220
6.1. Редокс-сорбция кислорода на катодно поляризуемом тонком зернистом слое 220
6.2. Распределение тока вдоль зернистого слоя 226
6.3. Теоретический расчет динамики редокс-сорбции при электрохимической поляризации нанокомпозитов 235
6.4. Динамика редокс-сорбции на катодно поляризуемом зернистом слое 243
6.5. Динамика редокс-сорбция кислорода на катодно поляризуемом многоступенчатом зернистом слое 254
6.6. Выводы 268
ГЛАВА 7 270
Физико-химические основы технологии концентрирования металлов в ионообменниках и глубокого обескислороживания воды металл ионообменными нанокомпозитами 270
7.1. Селективная редокс-сорбция меди ионообменниками 270
7.2. Концентрирование никеля ионообменниками 275
7.3. Сорбционно-химическая технология глубокого обескислороживания
воды в замкнутых системах 282
7.3.1 Устройство для замкнутого водного контура 283
7.3.2. Теоретический расчет 285
7.3.3. Производственные испытания 286
7.4. Сорбционно-электрохимическая технология глубокого
обескислороживания воды в открытых системах 290
7.4.1. Прогнозирование условий эффективной редокс-сорбции 290
7.4.2. Устройство для открытой проточной водной системы 297
7.4.3. Теоретический расчет 299
7.5. Выводы 300
Заключение 302
Перспективы исследования и использования металл ионообменных нанокомпозитов 302
Основные выводы 305
Список литературы
