Введение
1. Литературный обзор «Химические реакции и диспергирование металлов в электрических разрядах» 16
1.1 Электрический разряд в воде и сопровождающие его эффекты 16
1.1.1 Классификация электрических разрядов 17
1.2 Физические процессы, происходящие при высоковольтном электрическом разряде в жидкости 19
1.3 Физико-химические процессы, происходящие в электрических разрядах в жидкости и в водо - воздушной смеси без участия материала электрода 24
1.3.1 Некоторые особенности барьерного электрического разряда в газе 24
1.3.1.1. Образование озона в барьерном разряде 27
1.3.1.2 Образование гидроксильных радикалов и атомарного водорода в барьерном разряде 28
1.3.2 Барьерный электрический разряд в во до-воздушной среде 29
1.3.3 Безбарьерный электрический разряд в жидкости 30
1.4 Анодные микроразряды в воде и растворах электролитов 33
1.4.1 Основные характеристики анодных микроразрядов 33
1.4.2 Физические модели возникновения и развития анодных микроразрядов 34
1.4.3 Физико-химические эффекты, наблюдаемые при анодном микроразряде в воде и растворах электролитов 34
1.4.4 Применение анодного микроразряда для проведения химических реакций в водных растворах 35
1.5 Механизмы реакций, протекающих при радиационном воздействии на воду и растворы 38
1.6 Применение электроразрядной обработки в процессах очистки воды 41
1.7 Физико-химические процессы, происходящие в электрических разрядах в жидкости с участием материала электрода 44
1.7.1 Электрическая эрозия 45
1.7.2 Особенности и качественный характер протекания эрозии в искровых и импульсных разрядах в воде 47
1.7.2.1 Эрозия в искровых разрядах 47
1.7.2.2 Эрозия в импульсных разрядах 48
1.7.3 Применение электрической эрозии 52 1.8 Характеристика продуктов электрической эрозии 54
1.8.1 Общая характеристика продуктов эрозии 54
1.8.2 Влияние свойств жидкости на состав продуктов эрозии и химические реакции продуктов эрозии с жидкостью 56
1.8.3 Влияние различных параметров электроэрозионного диспергирования на выход продуктов эрозии 60
1.8.4 Влияние энергии и длительности импульса на размер частиц продуктов эрозии 62
1.8.5 Изменение рН при действии электрических разрядов (с участием и без участия материала электрода) на растворы 63
2 Методики экспериментов 66
2.1 Экспериментальная установка и параметры импульсных электрических разрядов 66
2.2 Методика проведения исследований 68
2.2.1 Предварительная подготовка металлической стружки 68
2.2.2 Получение продуктов электроэрозии 68
2.2.3 Приготовление рабочих растворов 68
2.3 Анализ свойств и состава полученных электроэрозионных порошков и исследование состава суспензии 69
2.3.1 Определение химического состава суспензии 69
2.3.2 Методика определения Fe(0) и А1(0) 69
2.3.2.1 Методика определения Fe(0) и А1(0) в электроэрозионных порошках 69
2.3.2.2 Методика определения Fe(0) и А1(0) в суспензии 70
2.3.3 Рентгенофазовый анализ электроэрозионных порошков 70
2.3.4 Рентгенофлуоресцентный анализ металлической стружки и электроэрозионных порошков 71
2.3.5 Анализ электроэрозионных порошков и суспензии методом просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии 71
2.3.6 Методика измерения удельной поверхности электроэрозионных порошков 72
2.3.7 ИК - спектроскопия электроэрозионных порошков 73
2.4 Анализ фильтрата 74
2.4.1 Определение остаточной концентрации ионов Fe2+, Fe3+, Al3+, As3+, As5+,
Cr6+, Ni2+, Mn2+, Si4+B фильтрате 74
2.4.2 Методика определения ионов мышьяка (III) методом инверсионной вольтамперометрии 74
2.4.3 Фотоколориметрические методы анализа 75
2.4.3.1 Методика определения ионов мышьяка (V) 75
2.4.3.2 Методика определения ионов хрома (VI) 75
2.4.3.3 Методика определения ионов никеля (II) 76
2.4.3.4 Методика определения ионов кремния (IV) 76
2.4.3.5 Методика определения ионов марганца (II) 77
2.4.3.6 Методика определения общего содержания ионов железа 77
2.4.3.7 Методика определения содержания ионов железа (II) 77
2.4.3.8 Методика определения содержания ионов железа (II) 78
2.4.3.9 Методика определения содержания сульфат-ионов 78
2.4.4 Измерение рН фильтрата 78
2.4.5 Обработка полученных результатов 78
3. Результаты экспериментов и их обсуждение 79
3.1 Исследование продуктов, образующихся при диспергировании металлов импульсными электрическими разрядами в воде 79
3.1.1 Определение элементного состава стружек и электроэрозионных порошков железа и алюминия 80
3.1.2 Определение химического состава продуктов эрозии металлической стружки в воде методами количественного химического анализа 81
3.1.3 Кинетические закономерности, описывающие процессы электроэрозии железных и алюминиевых стружек в воде 85
3.1.4 Рентгенофазовый анализ продуктов электроэрозии 87
3.1.5 ИК - спектроскопия продуктов эрозии железной стружки в воде 89
3.1.6 Определение удельной поверхности, размеров и формы частиц - 90
продуктов эрозии металлической стружки в воде
3.1.7 Энергия импульса и энергия вспышки - как факторы, влияющие на дисперсность порошка 94
3.1.8 Определение затрат энергии на эрозию металлических стружек при действии на них импульсными электрическими разрядами в воде 96
3.1.9 Химические реакции продуктов электроэрозии металлических стружек в воде 98
3.1.10 Влияние рН раствора и его изменение при действии импульсных
электрических разрядов в слое металлических стружек 100
3.2 Исследование физико-химических процессов, протекающих в
разбавленных растворах солей при диспергировании металлов импульсными
электрическими разрядами 104
3.2.1 Сравнение эффективности железных и алюминиевых стружек в процессах извлечения ионов As (III), As (V), Cr (VI), Si(IV) из разбавленных растворов солей при действии импульсных электрических разрядов 105
3.2.2 Изучение процессов, протекающих при взаимодействии железной стружки и растворов солей, содержащих ионы H2As04~, Cr2072 , HSi03 , Ni2+
без импульсных электрических разрядов 108
3.2.3 Исследование кинетики извлечения ионов H2As04~, Cr2072~, HSi03~, Ni2+, Мп2+ из разбавленных растворов солей при диспергировании железа импульсными электрическими разрядами 112
3.2.4 Исследование процессов извлечения ионов мышьяка из разбавленных растворов солей, при диспергировании металлов импульсными электрическими разрядами 115
3.2.4.1 Исследование взаимодействия ионов мышьяка с твёрдым продуктом эрозии после действия импульсных электрических разрядов 115
3.2.4.2 Химические реакции, протекающие при диспергировании железа импульсными электрическими разрядами, в разбавленных растворах солей, содержащих ионы H2As04~ 116
3.2.4.3 ИК - спектроскопия продуктов, образующихся при действии импульсных электрических разрядов на железные стружки в растворе соли, содержащей ионы H2As04~ 120
3.2.4.4 Сравнение адсорбции ионов мышьяка, протекающей в момент действия импульсных электрических разрядов, с адсорбцией ионов мышьяка на готовых адсорбентах 122
3.2.5 Исследование процессов извлечения ионов Сг (VI) из разбавленных растворов солей, при диспергировании металлов импульсными электрическими разрядами 124
3.2.5.1 Исследование взаимодействия ионов хрома (VI) с твёрдым продуктом эрозии после действия импульсных электрических разрядов 125
3.2.5.2 Влияние рН раствора на кинетику восстановления ионов Cr(Vl) и на выход продуктов эрозии электродов 125
3.2.5.3 ИК - спектроскопия продуктов, образующихся при действии импульсных электрических разрядов на железные стружки в растворе соли, содержащей ионы Сг207 132
3.2.5.4 Химические реакции, протекающие при диспергировании железа импульсными электрическими разрядами, в разбавленных растворах солей, содержащих ионы Сг2072" 133
3.2.6 Исследование процессов извлечения ионов никеля (II) из разбавленных растворов солей, при диспергировании металлов импульсными электрическими разрядами 138
3.2.6.1 Исследование взаимодействия никеля (II) с твёрдым продуктом эрозии после действия импульсных электрических разрядов 138
3.2.6.2 Определение предельной ёмкости продуктов электроэрозии по отношению к ионам никеля 139
3.2.6.3 Изучение влияния аниона на рН раствора и степень извлечения ионов никеля из растворов солей при действии импульсных электрических разрядов 140
3.2.6.4 Влияние добавления мраморной крошки к железной стружке на скорость извлечения ионов никеля из раствора 142
3.2.6.5 ИК - спектроскопия продуктов, образующихся при действии импульсных электрических разрядов на железные стружки в растворе соли, содержащей ионы Ni(II) 143
3.2.6.6 Химические реакции, протекающие при диспергировании железа импульсными электрическими разрядами, в разбавленных растворах солей, содержащих ионы Ni + 145
3.2.7 Исследование процессов извлечения ионов Si032" из разбавленных растворов солей, при диспергировании железа импульсными электрическими разрядами 147
3.2.7.1 Исследование взаимодействия ионов кремния (IV) с твёрдым продуктом эрозии после действия импульсных электрических разрядов 147
3.2.7.2 Изменение рН раствора, содержащего ионы кремния, при обработке импульсными электрическими разрядами в реакторе с металлической стружкой 148
3.2.7.3 ИК - спектроскопия продуктов, образующихся при действии импульсных электрических разрядов на железные стружки в растворе соли, содержащей ионы кремния 149
3.2.7.4 Химические реакции, протекающие при диспергировании железа импульсными электрическими разрядами, в разбавленных растворах солей, содержащих ионы HSi03" 150
3.2.8 Исследование процессов извлечения ионов марганца (И) из разбавленных растворов солей, при диспергировании железа импульсными электрическими разрядами 152
3.2.8.1 Изучение изменения рН раствора при действии импульсных электрических разрядов в растворе соли, содержащей ионы марганца (II) 152
3.2.8.2 ИК - спектроскопия продуктов, образующихся при действии импульсных электрических разрядов на железные стружки в растворе соли, содержащей ионы марганца (II) 153
3.2.8.3 Химические реакции, протекающие при диспергировании железа импульсными электрическими разрядами, в разбавленных растворах солей, содержащих ионы Mn + 154
3.2.9 Модель физико-химических процессов в воде и разбавленных растворах солей, протекающих при диспергировании металлов в импульсных электрических разрядах 155
Выводы 157
Литература
