Анотація до роботи:

Вяткіна О.В. Гетерогенно-каталітичне окиснення фенолів у системі перекис водню-бентоніт-вода. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.04 – фізична хімія. – Львівський національний університет ім. Івана Франка, Львів, 2007.

Дисертація присвячена вивченню адсорбційно-каталітичних властивостей бентоніту Кудринського родовища (АР Крим), дослідженню кінетичних закономірностей процесів окиснення фенолу в гетерогенних системах з бентонітом та перекисом водню, що моделюють природні водойми з низьким рівнем мінералізації.

Встановлено, що бентоніт є полімінеральним, його основною складовою є Са-монтморилоніт, який містить слабозв’язані іони Fe³⁺. Визначена повна ємність обміну бентоніту. Природа та кількість адсорбційних та каталітичних центрів визначена методом потенціометричного титрування суспензії мінералу. Встановлено, що наявність значної кількості кислотно-основних центрів на поверхні бентоніту та слабозв’язаних іонів заліза у його структурі зумовлюють його каталітичну активність у розчинах перекису водню, та можливість реалізації двох різновидів каталізу. Встановлено, що сорбція фенолів на бентоніті за стандартних умов є граничною та незворотною, а її швидкість залежить від полярності фенолів. Дослідження кінетики окиснення фенолів у системах, які моделюють природні водоймища з низьким рівнем мінералізації, показало, що перебіг незворотної адсорбції та наявність іонів металів змінного ступеню окиснення значно підвищує швидкість та ступінь конверсії фенолів у них. Створені математичні моделі, які дозволяють прогнозувати інтенсивність процесів окиснення й розраховувати швидкості накопичення продуктів окиснення фенолу в водних системах, та можуть бути використані для прогнозування стану забруднення фенолами у екологічному моніторингу.

Показано, що визначені адсорбційні та каталітичні властивості дозволяють пропонувати використання бентоніту в якості універсального матеріалу-носія у схемах очищення різноманітних водних систем

1. Встановлено, що досліджений бентоніт є полімінеральним, основною складовою якого є Са- монтморилоніт, який містить слабозв’язані іони Fe³⁺.

2. Методом потенціометричного титрування суспензій бетоніту в присутності індиферентного електроліту вивчена природа та проведено кількісне оцінювання адсорбційних та каталітичних центрів бентоніту. Встановлено, що ємність обміну, зумовлена кількістю кислотно-основних центрів бентоніту, складає 43,7 % від загальної ємності обміну, визначеною за даними адсорбційних досліджень.

3. Встановлено, що наявність значної кількості кислотно-основних центрів на поверхні бентоніту та слабозв’язаних іонів заліза у структурі мінералу зумовлюють його каталітичну активність у водних розчинах перекису водню, де можлива реалізація двох механізмів каталізу внаслідок межфазових переходів іонів Fe³⁺.

4. Визначені кінетичні параметри процесу розкладу перекису водню у системах з бентонітом, встановлені фактори, що визначають окиснювальну активність таких систем (Т, рН, С(Fe³⁺), ступень дисперсності бентоніту), створена розрахункова модель, що дозволяє прогнозувати окиснювально-відновлювану активність природних вод.

5. Встановлено, що сорбція фенолів на бентоніті за стандартних умов є граничною та незворотною, а її швидкість залежить від полярності фенолів.

6. Досліджена кінетика окиснення фенолів у системах, які моделюють природні водоймища з низьким рівнем мінералізації, встановлено, що перебіг незворотної адсорбції та наявність іонів металів змінного ступеню окиснення значно підвищує швидкість та ступень конверсії фенолів у гетерогенних системах з бентонітом.

7. Створена математична модель, яка дозволяє розраховувати швидкості накопичення продуктів окиснення фенолу в водних системах з низьким рівнем мінералізації та може бути використана для прогнозування стану їх забруднення фенолами у екологічному моніторингу.

8. Результати проведених адсорбційно-кінетичних досліджень та розрахунків дозволяють пропонувати використання бентоніту в якості універсального матеріалу-носія у схемах очищення та доочищення різноманітних водних систем.

Публікації автора:

1. Вяткина О.В., Першина Е.Д. Влияние степени дисперсности бентонита на кинетику распада пероксида водорода в водных средах // Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского.-2002.-Т. 15(54),№1.-С.81-85.

Особистий внесок: дослідження впливу фракційного складу бентоніту на кінетику розкладу перекису водню.

2. Першина Е.Д., Алексашкин И.В., Вяткина О.В. Сравнительный анализ распада пероксида водорода в присутствии ионов меди (II) и железа (III) // Проблемы, достижения и перспективы развития медико-биологических наук и практического здравоохранения / Труды Крымского государственного медицинского университета им С.И. Георгиевского.-2003.-Т. 139.- С.120-124.

Особистий внесок: дослідження впливу процесів комплексоутворення та рН на кінетику розкладу перекису водню у присутності іонів Fe³⁺.

3. Першина Е.Д., Вяткина О.В. Использование монтмориллонита в очистке сточных вод от фенольных соединений // Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского.-2005.-Т. 18 (58),№2.-С.69-71.

Особистий внесок: дослідження кінетики та механізмів сорбції фенолу, пірокатехіну, резорцину, гідрохінону на монтморилоніті.

4. Вяткина О.В., Стрижевский А.И., Першина Е.Д. Окислительно-восстановительные процессы в природной воде // Вісник Харківського національного університету.-2005.-Вип. 12(35),№ 648.-С.108-111.

Особистий внесок: аналіз кінетичних рівнянь окиснювально-відновлювальних процесів, що перебігають у водних системах. Розрахунок впливу процесів комплексоутворення на швидкості накопичення окиснювачей та відновлювальників у водному середовищі. Розрахунок та експериментальне визначення окиснювально-відновлювального потенціалу системи Fe³⁺–H₂O₂–H₂O.

5. Першина К.Д. Вяткіна О.В. Використання систем Н₂О₂ – бентоніт для очищення стічних вод від фенолів // Вісник Львівського університету.-2005.-Вип.46.-С.140-147.

Особистий внесок: дослідження кінетики сорбції та окиснення фенолу у системах перекис водню – бентоніт (монтморилоніт) – вода. Обробка результатів.

6. Вяткина О.В. Адсорбция и окислительная деструкция фенолов на монтмориллонитах в водных средах в присутствии перекиси водорода // Украинский химический журнал.-2006.-Т 72,№1.- С.44-47.

7. Першина Е.Д., Вяткина О.В., Глазунова М.И., Чернецкая А.П., Боднарчук А.В Окислительная конверсия фенолов в модельных системах с природной водой // Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского.-2006.-Т.19 (58),№2.-С.121-125.

Особистий внесок: Постановка завдання, отримання та інтерпретація експериментальних даних.

8. Толстенко Д.П., Вяткина О.В., Толкачева Н.В., Капитонов Д.С. Методы исследования свойств бентонитов для их использования в виноделии // Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского.-2006.-Т.19 (58),№2.-С.126-133.

Особистий внесок: Дослідження структури бентонітів методами рентгенофазового, термогравіметричного аналізу, ІЧ-спектроскопії, потенціометричного титрування.

9. Вяткина О.В., Першина Е.Д., Каздобин К.А. Природа кислото-основной и каталитической активности монтмориллонита в водной среде // Украинский химический журнал.-2006.-Т 72,№7-8.- С.19-24.

Особистий внесок: Дослідження кислотно-основних й іонообмінних властивостей монтморилоніту методом потенціометричного титрування, обробка результатів.

10. Першина Е.Д., Алексашкин И.В., Вяткина О.В., Стрижевский А.И Автоколебательные химические реакции в модельной системе Н₂О₂-MnO₄^- // Тези доповiдей Мiжнародного симпозiуму «Сучаснi проблеми фiзичної хiмii». – Донецьк. – 2002. – С.23.

11. Першина Е.Д., Вяткина О.В., Алексашкин И.В. Влияние степени дисперсности бентонита на кинетику распада пероксида водорода в водных средах. // Тезисы докладов Научно-практической конференции «Прикладная физическая химия».– Алушта. – 2002. – С. 61-62.

12. Вяткина О.В. Применение систем Н₂О₂ – бентонит для очистки сточных вод от фенолов. / Тезисы докладов Научно-практической конференции «Прикладная физическая химия».– Алушта. – 2004. – С. 77-78.

13. Першина Е.Д., Вяткина О.В., Межфазные переходы в системе монтмориллонит – вода – пероксид водорода. // Тези доповiдей Мiжнародної конференції «Сучаснi проблеми фiзичної хiмii».– Донецьк.– 2004.– С.146.

14. Вяткина О.В., Першина Е.Д. Использование монтмориллонита в очистке сточных вод от фенольных соединений // Тези доповідей VI Української конференції з неорганічної химії.– Ужгород.-2004.-С224-225.

15. Вяткіна О. В. Першина К. Д. Аблякімова Е. З., Вивчення іонообмінної здібності бентоніту за допомогою потенціометричного титрування. // X Львівські хімічні читання. Збірник праць.– Львів.-2005.-А12.

16. Першина Е. Д., Вяткина О. В., Моделирование окислительно-восстановительных превращений фенолов в природной воде // Тезисы докладов III Международной конференциї “Экологическая химия 2005”.– Кишинев, Молдова.-2005.-С.122-123.

17. Вяткина О.В., Боднарчук А.В., Чернецкая А.П., Глазунова М.И. Антиоксидантная активность растительных пероксидаз в водных средах с пероксидом водорода // Актуальные вопросы теоретической и прикладной физики и биофизики «Физика. Биофизика – 2006». Материалы Второй всеукраинской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учених.– Севастополь.- 2006. –С.154-157.