Химия и химические технологи / 7.Неорганическая химия.

К.т.н. Сергеева О.В., д.т.н. Пивоваров А.А., Дубовик Т.Н

ДВНЗ Украинский государственный химико-технологический университет, Украина

Исследование процесса получения соединений железа и никеля из водных сред плазмохимическим методом.

В настоящее время синтез наноматериалов осуществляется в ходе различных химических реакций, включая превращения в плазме, превращения в термохимических реакторах (синтез сложнооксидных наноматериалов путем распыления растворов термически нестабильных солей) и т.д. [1-5].

Нами исследовалась возможность получения наноразмерных соединений из сточных вод путем обработки контактной неравновесной плазмой.

В качестве объекта исследования использовались сточные воды после никелирования, модельные растворы, содержащие ионы никеля(ІІ) и железа(ІІІ).

Процесс проводился в лабораторной установке, включающей в себя реактор с рубашкой водяного охлаждения, с расположенным в верхней (газовой) части анодом и катодом, погруженным в раствор. В реакторе поддерживалось давление порядка 10-20 кПа. Расстояние между анодом и поверхностью жидкости не превышало 7 мм. Образующийся в результате пробоя столб плазмы является инструментом обработки.

При использовании сточных вод повышенной кислотности (рН=1) кислотность повышалась до рН = 6 – 6.5 добавлением КОН. Образовавшийся в результате осадок, прокаливался.. Его исследование показало, что полученный осадок представляет собой смесь различных соединений (NiO, Ni, Ni(OH)₂, NiCl₂, NiCl₂·2H₂O, NiS, NiSO₄·K₂SO₄, NiSO₄, NiSO₄·H₂O, NiSO₄·7H₂O), преобладающим из которых является сульфат никеля, что вызвано повышенным содержанием сульфат-ионов в растворе. При этом размер частиц 100–200 нм.

Рис.1 Процесс плазмохимической обработки водных растворов содержащих ионы никеля(ІІ) и железа(ІІІ) при пониженном давлении.

(а –3 мин., б –7 мин., в –15мин)

При обработке водных растворов, содержащих ионы никеля(ІІ) и железа(ІІІ) благодаря присутствию пероксидных соединений [6-9], активных частиц и радикалов, образующихся в процессе плазмохимической обработки, происходит преимущественное образование NiFe₂O₄ , NiO, Fe₂O₃. Размер частиц 50–100 нм.

Литература:

1. О.В.Поляков, А.М.Бадалян, Л.Ф.Бахтурова. Плазменный электрорадиолиз водных растворов // Химия высоких энергий. –2003. Т. 37.– № 5. – С. 367.

2. Б. Г. Ершов. Наночастицы металлов в водных растворах: :электронные, оптические и каталитические свойства// Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2001, т. XLV, № 3, C.20-30.

3. Clusters and Nanomaterials: Theory and Experiment. Eds. Y. Kawazoe, T. Kondow and K. Ohno, Springer, 2001

4. J. Jortner and C. N. R. Rao. Nanostructured advanced materials. Perspectives and directions, Pure Appl. Chem., Vol. 74, No. 9, pp. 1491–1506, 2002.

5. М.И. Лернер. Современные технологии получения наноразмерных материалов. Метод.пособие// –Томск, Томский политехнический університет,

2008, -110с.

6. Lee W.M. Metal / Water chemical reaction coupled pulsed electrical discharge// J. Prys. –1991. –V.69, №10. –P. 6945– 6951.

7. Пивоваров А.А., Тищенко А.П. Неравновесная плазма: процессы активации воды и водных растворов. Днепропетровск: Издательство DS-Print. 2006. – 221 с.

8. Пивоваров А.А., Сергеева О.В. Физико-химические превращения в водных средах под действием неравновесной плазмы тлеющего разряда// Вопросы химии и химической технологии. – 1999. – № 2. – С.48-50.

9. Пивоваров А.А., Сергеева О.В. Физико-химические превращения воды, обработанной плазмой тлеющего разряда// Вопросы химии и химической технологии. –1999. – №3. – С.61-64.