Введение
ГЛАВА 1 12
1.1. Физико-химические свойства СиО 12
1.1.1. Диаграмма состояния медь-кислород.... 13
1.1.2. Электродные потенциалы и рН гидратообразования в системе медь-вода 14
1.2. Общие сведения о растворении кристаллов и оксидов 18
1.2.1. Диффузионная теория растворения. Теория Вермили 20
1.2.2. Теория топохимической адсорбции. Теория адсорбции Клебера 23
1.2.3. Электронно-протонная теория влияния потенциала 25
1.3. Теории осаждения 26
1.3.1. Теория роста кристаллов Косселя - Странского 26
1.3.2. Теории осаждения в гелеобразных структурах. Возникновение колец Лизеганга 27
1.4. Теоретическое описание двойного электрического слоя, возникающего на границе оксид/электролит 30
1.4.1. Модель постоянной емкости, основанной на теории Гельмгольца 30
1.4.2. Диффузионная модель, основанная на теория Гуи - Чапмена.. 31
1.4.3. Объединенная модель с учетом электрохимической теории Грэма-Парсона, модели связанных мест (кислотно-основной модели) 35
1.5. Влияние внешних факторов на кинетику растворения оксидов 37
1.5.1. Зависимость удельной скорости растворения оксидов от концентрации Н+ - ионов, кислот и от природы электролита 37
1.5.2. Влияние подготовки образца и условий эксперимента 39
1.5.3. Влияние температуры электролита на скорость растворения оксидов 40
1.6. Анализ литературных данных по адсорбции ионов меди, осаждению и растворению соединений меди 40
1.6.1. Литературные исследования по изучению осаждению ионов меди из растворов 40
1.6.2. Литературные исследования по изучению особенностей кинетических закономерностей растворения оксида меди с позиций формальной гетерогенной кинетики 42
1.6.3. Литературные исследования по изучению адсорбции ионов
меди на оксидах 45
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования растворения, кислотно-основных свойств, адсорбции и электрохимического поведения оксида меди (II) 52
2.1. Объекты и методы исследования меди и ее оксида 52
2.1.1. Объекты исследования 52
2.1.2. Методы идентификации СиО и продуктов его растворения 52
2.1.3. Идентификация продуктов осаждения ионов меди из раствора методами ИК - спектроскопии 55
2.2. Физические методы определения концентрации ионов меди в растворах электролитов 57
2.3. Физические методы определения концентрации ионов никеля, цинка, железа, кобальта в растворах электролитов 59
2.4. Изучение адсорбционных закономерностей ионов меди на оксиде меди (И) при различных значениях рН. Атомно-абсорбционный метод исследования . 62
2.4.1 .Методика определения адсорбции ионов меди на оксиде меди. 62
2.4.2. Физические основы атомно-абсорбционного метода 64
2.5. Методы исследования кинетики растворения и растворимости оксида меди в растворах электролитов при различных значениях рН 64
2.6. Методика проведения эксперимента по осаждению ионов меди из раствора 67
2.7. Методика проведения эксперимента по осаждению ионов меди в гелеобразных растворах 67
2.8. Экспериментальные методы потенциометрического
титрования 68
2.8.1. Приготовление растворов для потенциометрического титрования 68
2.8.2. Аппаратура и методика исследования оксида меди методом потенциометрического титрования . 70
2.9. Метод отдельных навесок 74
2.10. Методы статистического анализа экспериментальных данных и вывод математических закономерностей 74
ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование содержания тяжелых металлов в водных ресурсах калужской области 75
3.1. Экспериментальные методы изучения 75
3.2. Результаты содержания тяжелых металлов в водных ресурсах 75
3.3. Критический анализ экспериментальных данных 87
ГЛАВА 4. Экспериментальное исследование кислотно- основные свойства сорбентов (CuO, FeOOH, Si02)
4.1. Экспериментальное исследование кислотно-основных свойств оксида меди 96
4.1.1. Методики изучения кислотно-основных свойств оксидов методами: потенциометрическое титрование суспензий, метод отдельных навесок и электрофоретический метод 100
4.1.2. Результаты изучения кислотно-основных свойств методикой потенциометрического титрования 101
4.1.3. Анализ экспериментальных данных и методы расчета констант кислотно-основных свойств на основе потенцИометрического титрования 102
4.1.4. Результаты изучения кислотно-основных свойств методикой отдельных навесок 109
4.1.5. Анализ экспериментальных данных и методы расчета констант кислотно-основных свойств на основе методики
отдельных навесок ПО
4.1.6. Методы расчета констант кислотно-основных равновесий на границе оксид/электролит из зависимость дзета-потенциала от рН 112
4.1.7. Сравнение констант кислотно-основных равновесий оксида меди (II) 114
4.2. Анализ литературных данных исследования кислотно-основных свойств оксидов железа и кремния (FeOOH, Si02) 116
ГЛАВА 5. Экспериментальное изучение адсорбции ионов меди на оксидных сорбентах (оксиде меди, гетите, диоксиде кремния) 118
5.1. Особенности методики исследования адсорбционных закономерностей на различных сорбентах 119
5.2. Экспериментальные результаты исследования различных факторов
на адсорбцию ионов меди на различных сорбентах 120
5.2.1. Результаты исследования различных факторов на адсорбцию ионов меди на оксиде меди 120
5.2.2. Результаты исследования различных факторов на адсорбцию ионов меди на оксидах железа 122
5.2.3. Результаты исследования различных факторов на адсорбцию ионов меди на диоксиде кремния 124
5.3. Моделирование адсорбционных закономерностей на различных сорбентах 126
5.3.1. Экспериментальные данные по адсорбции ионов водорода на оксиде меди (II) 126
5.3.2. Моделирование адсорбции протонов на оксиде меди (II) с учетом кислотно-основных равновесий 129
5.4. Моделирование адсорбции ионов меди (II) на оксиде меди (II) 132
5.5. Моделирование адсорбции ионов меди (II) на гетите и диоксиде кремния 138
ГЛАВА 6. Экспериментальное изучение кинетики осаждения ионов меди в растворах электролита и их растворение из оксидов меди 143
6.1. Теоретические основы растворимости оксида и гидроксида меди 143
6.2. Особенности методики изучения кинетических закономерностей осаждения.. 147
6.3. Результаты экспериментального изучения осаждения 147
6.4. Факторы, влияющие на кинетику осаждения (рН, концентрация, фоновый электролит) 148
6.4.1. Влияние концентрации ионов меди на осаждение соединений меди в растворах электролита 149
6.4.2. Влияние температура на процесс осаждения соединений меди в растворах электролитов 151
6.4.3. Практические рекомендации по осаждению ионов меди из гальванических стоков 152
6.5. Анализ экспериментальных данных и поиск механизма осаждения 153
6.5.1. Модель, учитывающая возникновение потенциальных центров (зародышей)
6.5.2. Моделирование кинетических кривых осаждения путем встраивания в ступени роста (механизм Бартона - Странского) 159
6.6. Механизм осаждения соединений меди из растворов электролитов 164
6.6.1. Полиядерные частицы 164
6.6.2. Циклические процессы осаждения соединений меди 169
6.6.2.1. Методика и результаты экспериментального изучения циклического осаждения соединений меди в гелеобразных растворах 170
6.6.2.2. Моделирование процессов циклического осаждения соединений меди в гелеобразных растворах 171
6.7. Результаты экспериментального исследования кинетики растворения оксида меди (II) в кислых средах 174
6.7.1. Методика изучения кинетических закономерностей растворения оксида меди (II) 174
6.7.2. Результаты экспериментального изучения влияния различных параметров (концентрации, рН, температуры) на кинетику растворения СиО в растворах серной, хлорной кислоты, ацетатных буферах 174
6.7.3. Анализ экспериментальных данных и поиск механизма и модели растворения оксида меди (II) 177
6.7.3.1. Формальные кинетические модели гетерогенной кинетики, используемые для описания кинетики растворения оксида меди 178
6.7.3.2. Модель Бартона - Странского 180
6.7.3.3. Модель сжимающейся сферы 181
6.7.4. Результаты моделирования кинетических кривых и влияния рН, температуры на скорость растворения СиО в растворах кислот и ацетатном буферном растворе 186
Выводы 190
Литература
