Анотація до роботи:

Лавриненко О.М. Процеси утворення дисперсних фаз у системі залізо–вуглець (кокс) у водному середовищі. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.11 - колоїдна хімія. Інститут біоколоїдної хімії ім. Ф.Д. Овчаренка Національної академії наук України, Київ, 2002.

Дисертацію присвячено дослідженню процесів фазоутворення в системі фіксованих та нефіксованих гальваноконтактів залізо–вуглець (кокс) у воді та цинквмісних розчинах різного аніонного складу залежно від умов проведення процесу гальванокоагуляції. Дослідження виконані за допомогою спеціально сконструйованих та виготовлених пристроїв, що моделюють фазоутворення в реальних умовах, з використанням методів рентгенофазового, термографічного, електронно-мікроскопічного й хімічного аналізів та спеціально розроблених методик одержання зразків. Визначено роль гальванопари залізо-вуглець (кокс) у гальванокоагуляційному процесі, яка полягає в утворенні пухких коагуляційних структур залізокисневих фаз, які здатні до наступних фазових і конденсаційно-кристалізаційних перетворень з активним залученням до складу утворених сполук іонів важких металів (з утворенням відповідного фериту та магнетиту – шпінелей із заповненими іонами важких металів катіонними вакансіями та гематиту) і утворенням у них фаз-включень, які несуть головне навантаження щодо зв'язування аніонів, що містяться в розчині. Розглянуто процеси фазоутворення в дистильованій воді та розчинах електролітів за відсутності та за наявності гальваноконтакту і встановлено їх особливості, подібність та відмінність, а також визначено роль аніонів Cl^-, NO₃^-, SO₄^2-. Дані, отримані в ході дослідження, дають змогу підвищити ефективність використання методу гальванокоагуляції під час організації промислового процесу вилучення іонів цинку з техногенних і природних водних систем, зокрема гальванокоагуляційного очищення багатокомпонентних промислових стоків шляхом спеціального коригування складу вихідного розчину та режиму проведення процесу гальванокоагуляції.

1. Встановлено, що роль гальванопари залізо–вуглець (кокс) у гальванокоагуляційному процесі полягає в утворенні пухких коагуляційних структур залізо–кисневих фаз, здатних до наступних фазових та конденсаційно-кристалізаційних перетворень із залученням до складу отриманих сполук іонів важких металів – цинку, нікелю, міді – з утворенням відповідних феритів, магнетиту та гематиту з фазами-включеннями, що несуть головне навантаження щодо зв'язування аніонів, які містяться в розчині.

2. Електрохімічний механізм дії гальванопари залізо–вуглець (кокс) в аерованих розчинах являє собою корозію заліза з переважно кисневою деполяризацією при просторово розділених реакціях: на залізному напівелементі відбувається анодна реакція окиснення заліза і надходження в систему його двовалентних іонів; на поверхні вуглецевого напівелемента – катодна реакція відновлення кисню з підлужуванням дисперсійного середовища в зоні гальваноконтакту.

3. Процеси фазоутворення, що відбувається в дистильованій воді і в розчинах електролітів за відсутності та за наявності гальваноконтактів, на початковій стадії подібні між собою, однак у подальшому відрізняються один від одного. На першому етапі утворюються a-форми залізовмісних сполук, які в процесі розвитку фаз проходять ряд трансформацій, у ході яких за відсутності гальваноконтакту утворюються структури частково коагуляційного, але переважно конденсаційно-кристалізаційного типу, а за наявності гальваноконтакту тип утворених структуктур винятково коагуляційний. Утворені фази в умовах фіксованих гальваноконтактів утворюються та трансформуються виключно на поверхні поділу і утримуються на поверхні переважно за рахунок електростатичного фактора стійкості внаслідок набутого позитивного заряду частинок ( до + 12 мВ).

4. Роль аніонів Cl^-, NO₃^-, SO₄^2- у ході гальванокоагуляційного фазоутворення полягає в активації процесу розчинення заліза з одночасним погіршенням процесу фазоутворення, що пов'язано з адсорбцією аніонів на поверхні залізного напівелемента та витісненням з поверхні металу гідроксид-іонів, які утворюють з іонами заліза відповідні фази.

5. Одержані дані дають змогу ефективно використати метод гальванокоагуляції для організації промислового процесу вилучення іонів цинку, нікелю та міді з техногенних і природних водних систем, варіюючи швидкістю потоку, коригуванням рН розчину та його аніонного складу.

Основні результати роботи наведено в публікаціях:

1. О механизме процессов в гальванопаре железо-углерод (кокс) в аэрированном растворе, содержащем ионы тяжелых металлов / В.В. Зозуля, Е.Н. Лавриненко, В.А. Прокопенко, Н.В. Перцов // Укр. хім. журн. - 2000. - Т. 66, № 7. - С. 48-50.

2. Прокопенко В.А., Лавриненко Е.Н., Перцов Н.В. Роль гальваноконтакта железо - углерод в образовании дисперсных оксидов-гидроксидов железа в воде и растворах электролитов // Коллоидный журнал. - 2001. - Т. 63, № 4. - С. 505-509.

3. Прокопенко В.А., Лавриненко Е.Н., Перцов Н.В. Образование дисперсных фаз при гальваноконтакте железа с углеродом в водной среде // ДАН Украини. - 2001. - № 5. - С. 140-146.

4. Лавриненко Е.Н., Прокопенко В.А.Влияние состава исходного раствора на параметры работы гальванокоагулятора / В период. сб.: Обработка дисперсных материалов и сред - Одесса: НПО "ВОТУМ", 1999. - Вып. 9. - С. 179 - 184.

5. Prokopenko V. A., Lavrynenko O.M. Zinc ion extraction from natural waters and industrial effluents / Abstracts the 3rd International Conference on Carpathian Euroregion Ecology. - Hungary: Miskolc-Lillafured, May, 21-24, 2000. - S. 92.

6. Prokopenko, O.M. Lavrynenko Zinc ion extraction from natural waters and industrial effluents / Matherials the 3rd International Conference on Carpathian Euroregion Ecology. - Hungary: Miskolc-Lillafured, May, 21-24, 2000. - P. 33-39.

7. Лавриненко Е.Н., Прокопенко В.А., Перцов Н.В. Закономерности процессов извлечения ионов цинка из растворов методом гальванокоагуляционного фазообразования / В сб. тезисов: "Вибротехнология–2000". - Одесса: НПО "ВОТУМ", 2000. С. 56.

8. Лавриненко Е.Н., Прокопенко В.А., Перцов Н.В. Закономерности процессов извлечения ионов цинка из растворов методом гальванокоагуляционного фазообразования / В период. сб.: Обработка дисперсных материалов и сред. - Одесса: НПО "ВОТУМ", 2000. - Вып. 10. - С. 159-164.

9. Лавриненко О.М., Прокопенко В.А., Перцов М.В. Вилучення іонів цинку з розчинів методом гальванокоагуляційного фазоутворення // Укр. хім. журн. - 2001. - Т. 67, № 11. - С. 28-32.