Химия поверхностных явлений и коллоидных систем. Капиллярная химия

Практикум включает теоретические основы, описание лабораторных работ и задания к ним, а также вопросы и задачи для контроля усвоения материала по дисциплине «Физико-химические основы нанотехнологий». Подготовлен на кафедре химии.

Пособие состоит из восьми разделов, раскрывающих наиболее важные аспекты коллоидной и физической химии. Каждый из разделов содержит теоретический материал, примеры решения задач, а также задачи для самостоятельного решения. Основная задача настоящего пособия состоит в закреплении теоретических знаний по разделу «Физическая и коллоидная химия», дисциплины – «Химия», освоении основных понятий, правил, законов и закономерностей термодинамически неустойчивых коллоидных систем, а также важнейших термодинамических и кинетических характеристик химических процессов.

В методических указаниях приведены краткие теоретические основы по физической и коллоидной химии, описана методика проведения лабораторных работ, широко используемых в физико-химической практике, а также вопросы для самоконтроля знаний обучающихся.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре материаловедения и индустрии наносистем химического факультета Воронежского государственного университета.

Проведены измерения длины распада струи горячей воды и выполнен феноменологический анализ этого процесса при малых давлениях подачи воды в покоящуюся окружающую среду. Осуществлена визуализация распада конической струи горячей воды при низком нагнетающем давлении. Результаты анализа полученных изображений показывают, что параметры на входе в форсунку оказывают существенное влияние на структуру конической струи аэрозоля. Установлено, что нагрев жидкости за счет частичного испарения позволяет воспроизвести характерную структуру диспергируемого аэрозоля. Показано, что с увеличением чисел Рейнольдса и Вебера при малом времени инжекции ширина конической струи аэрозоля и угол ее раствора изменяются незначительно, при этом макроскопическая область распространения аэрозоля увеличивается. Показано, что нагнетающее давление оказывает значительное влияние на коэффициент расхода, средний расход и среднюю скорость течения, в то время как влияние температуры является менее существенным. Анализ мелкомасштабных изображений показал, что вблизи точки кипения воды в аэрозоле формируется вихрь тороидальной формы.

Содержат примеры решения заданий, задания для самостоятельной работы, а также лабораторные работы.

В диссертационной работе рассмотрены коллоидные и каталитические свойства систем на основе модифицированных полиэтилениминов.

Нанохимия - быстро развивающаяся область науки, направленная на получение и изучение физико-химических свойств частиц вещества, имеющих размеры в несколько нанометров, и материалов на их основе. Подобные частицы обладают высокой реакционной способностью в широком интервале температур и размерной зависимостью свойств. Исследования в области нанохимии открывают перспективы для синтеза химических веществ и функциональных материалов с принципиально новыми и необычными свойствами. Настоящее пособие может рассматриваться как введение в область нанохимии и служить для студентов определенным указателем и справочным руководством в обширном мире наносистем, наноструктур и наноматериалов. Специальные разделы посвящены способам получения и свойствам наночастиц металлов и оксидов металлов, углерода, нанокомпозитам и искусственным метаматериалам. В пособии приведены четыре примера получения наноматериалов, которые могут быть использованы при постановке отдельных лабораторных работ.

Изложены основные сведения о видах флокулянтов и полимер-неорганических гибридов, классификации, структуре и свойствах. На примере модельных дисперсных систем, таких как TiO2 (рутил, анатаз), Mg(OH)2 и ZrO2, рассмотрены наиболее важные аспекты проблемы флокуляции с участием водорастворимых полиакриламидных флокулянтов и полимер-неорганических гибридов в сложных, многокомпонентных гетерогенных системах.

Излагают материалы прикладного характера, дополняющие отдельные разделы курса «Поверхностные явления и дисперсные системы». В пособии объясняются основные положения теории агрегативной устойчивости в части, касающейся условий формирования и существования гелей и студней. Одновременно излагаются примеры использования гелей на основе полярных и неполярных дисперсных сред в нефтепромысловом деле, в частности, при формировании гелей на углеводородной основе как жидкости – носителе проппанта при гидроразрыве пласта, а также при создании технологии повышении нефтеотдачи пласта на основе дисперсий коллоидного кремнезема. Завершается пособие описанием двух методик определения прочностных характеристик для гелей методом тангенциального смещения пластины.

Рассмотрены теоретические основы получения микроэмульсионных систем, их классификация, физико-химические условия стабилизации, а также применение их для доставки лекарств и биологически активных веществ. Описаны структура и свойства микроэмульсий, фазовые диаграммы и процессы взаимодействия с кожей человека.

В пособии приведены задачи, упражнения и примеры решения задач по основным разделам физической и коллоидной химии. Учебное пособие составлено в соответствии с программой дисциплины «Физическая и коллоидная химия» для бакалавров, обучающихся в сельскохозяйственных вузах страны, и отражает современное развитие физической и коллоидной химии. Каждый раздел содержит краткое теоретическое введение, примеры решения типовых задач, задачи и упражнения для самостоятельного решения.

Содержит лабораторные работы по основным разделам дисциплины «Коллоидная химия», предваренные кратким теоретическим введением. Предложены контрольные вопросы для самостоятельной проработки теоретического материала, а также вопросы для самоконтроля знаний по основным разделам дисциплины.

Предназначено для приобретения студентами навыков расчета мембранных и адсорбционных процессов и аппаратов разделения и очистки газовых смесей. Пособие включает краткое изложение теоретических основ мембранных и адсорбционных технологий и примеры расчета соответствующих процессов и аппаратов.

Методические указания содержат программу курса, рекомендации по изучению дисциплины, задания для самостоятельной работы, тесты по основным разделам курса, требования к уровню усвоения учебного материала, распределение часов по видам занятий, темы лабораторных работ, календарный график учебного процесса, рейтинговую систему оценки знаний.

Методические указания содержат теоретические сведения о физических основах процессов ослабления, поглощения и рассеяния света дисперсными системами, примеры решения задач по определению характеристик дисперсных систем, задачи для самостоятельной работы и задания для лабораторно-практических работ.

В сборник вошло более 600 задач по основным разделам дисциплин «Коллоидная химия» и «Поверхностные явления и дисперсные системы». Каждый раздел включает в себя краткую теоретическую часть, примеры решения типовых задач и задачи для самостоятельного решения. Наличие большого числа задач по каждой теме позволит преподавателям организовать самостоятельную, аудиторную и внеаудиторную работу студентов. Второе издание дополнено большим количеством новых заданий по разделам «термодинамика поверхностных явлений», «адсорбция и свойства дисперсных систем».

Изучены свойства пенных пленок, стабилизированных твердыми частицами кремнезема различных размеров и степени гидрофобности. Исследованы свойства пен, полученных из суспензий аэросила и людокса с гексиламином. Показано, что толстые (до 200 мкм) пленки и очень устойчивые пены формируются из суспензий аэросила с массовым содержанием твердой фазы в исходных суспензиях 2-6% и степени гидрофобности частиц, соответствующей значениям краевого угла θ=52°. Изолированные пенные пленки, полученные из 20% золя людокс и гексиламина с концентрацией 11-44 ммоль/л, имеют бислойную структуру и быстро разрушаются. Гелеобразованию в изолированной пенной пленке при концентрациях гексиламина более 44 ммоль/л соответствует устойчивость тонких слоев пены.

Методом лазерной абляции получены нанослоистые пленки, образованные слоями халькогенидного стекла (GeSe2)30(Sb2Se3)30(AgI)40 и AgI. Толщина слоев имеет величину порядка 10 нм при общей толщине пленок 1 мкм. Проведены РФА и импедансная спектроскопия пленок в интервале температур от комнатной до 200 0С. Оба метода исследования показали, что при повышении температуры фазовый переход AgI β/γ→α происходит при 150-170оС, в то время как при понижении температуры переход α→β/γ наблюдается при 90-60оС. Таким образом, удалось расширить температурный интервал существования высокопроводящей модификации суперионного твердого электролита a-AgI в структуре, обеспечивающей сквозную проводимость по α−AgI.

Рассмотрены производственные стоки предприятий пищевой и легкой промышленности, которые представляют собой коллоидные системы с большим количеством примесей органической и неорганической природы. Реагентный метод относится к наиболее эффективным методам очистки сточных вод с применением коагулянтов, флокулянтов и их композиций. Наибольший интерес в исследовании вызывает устойчивость коллоидных систем, содержащих примеси белково-липидного характера, а также воздействие на системы различных факторов (температура, давление).

Пособие содержит теоретические и практические материалы учебного курса «Термодинамика и кинетика сорбционного концентрирования» с теорией, примерами решения задач, заданиями для самостоятельного решения, часть из которых составлена на основании экспериментальных результатов НИР и НИРС, выполненных на кафедрах физической и коллоидной химии ТГУ и ТПУ.

Основная задача настоящего пособия состоит в закреплении теоретических знаний по дисциплине «Физическая и коллоидная химия», отработке практических навыков и умений работы в химической лаборатории, освоении основных понятий и закономерностей в процессе исследования коллоидных систем, а также важнейших термодинамических, кинетических характеристик химических процессов. Пособие состоит из пяти разделов, раскрывающих наиболее важные аспекты коллоидной и физической химии. Каждый из разделов содержит теоретический материал, примеры решения задач, описание и порядок выполнения практических работ, а также задачи для самостоятельного решения. Адресовано студентам экологических направлений, дальнейшая профессиональная деятельность которых будет связана с решением вопросов в области охраны окружающей природной среды.

Представленная диссертационная работа посвящена вопросам разработки на основе нефтехимического сырья оксиэтилированных алкилфенолов и спиртов поверхностно-активных имидазолиниевых соединений, обладающих одновременно деэмульгирующими, антикоррозионными и антимикробными свойствами – реагентов комплексного действия для промысловой подготовки нефти.

В работе изучалось влияние акустической обработки на глинистое сырье месторождения Шеланга и на наиболее распространенные добавки в производстве керамического кирпича.

Подготовлены в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению 240100 «Химическая технология», учебным планом и рабочей программой по дисциплине. Приведены индивидуальные задания к коллоквиумам для аудиторной самостоятельной работы студентов, целью которых является формирование у учащихся базовых знаний о поверхностных явлениях, особенностях и свойствах дисперсных систем, а также умений и навыков получения, исследования и регулирования свойств коллоидов. Задания включают вопросы теоретического характера и задачи по основным разделам дисциплины.

Представленная диссертационная работа посвящена коллоидно-химические основам технологии интенсификации нефтеизвлечения из пластов посредством полисиликатов натрия.

В диссертационной работе рассмотрены коллоидные свойства реакционных сред на основе неонолов и цетилтриметиламмоний бромида для гидролиза эфиров кислот фосфора.