Взаимодействие оксидов и гидоксидов алюминия с растворами электролитов в кислых средах тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.01 ВАК РФ

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ

На правах рукописи

ргя од

? " МП /ООО

КУЧКОВСКАЯ ОЛЬГА ВАЛЕНТИНОВНА

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОКСИДОВ И ГИДРОКСИДОВ АЛЮМИНИЯ С РАСТВОРАМИ ЭЛЕКТРОЛИТОВ В КИСЛЫХ СРЕДАХ

(специальность 02.00.01 - неорганическая химия)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание степени кандидата химических наук

Москва 2000 г.

Работа выполнена на кафедре общей химии

факультета физико-математических и естественных наук Российского университета дружбы народов

Научные руководители-

доктор химических наук, профессор Б. Е. Зайцев

кандидат химических наук, доцент И. Г. Горичев

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор А. К. Молодкин (РУДН) кандидат химических наук, ст. науч. сотр. И. В. Архангельский (МГУ)

Ведущая огранизация -

Институт физико-химических проблем технической керамики

Защита диссертации состоится "JK " (¿WH-tZ. 2000 г. в 15 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 053.22.07 В Российском университете дружбы народов по адресу: 117198, Москва, ул. Орджоникидзе, д. 3, зал № 2.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Российского университета дружбы народов по адресу: 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6.

Автореферат разослан " " 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат химических наук

Курилкин В. В.

Г42£, 2.Э- 270

г- fcun а. а О _ а и г\

Ь Общая характеристика работы

Актуальность. Изучение процессоз растворения оксидов и гидроксидоз (люминия - актуальная проблема неорганической химии. Алюминий и его ¡планы в настоящее время являются основой одного из самых широко исполь-|уемых классов конструкционных материалов. Эксплуатационные характеристики конструкций из этих материалов обеспечиваются механической, терми-¡еской и химической устойчивостью достаточно тонкого слоя оксидов и гидро-ссидов на их поверхности. Поэтому изучение кинетики и механизмов растворе-шя оксидов и гидроксидов алюминия является научной задачей, направленной 1а решение практических проблем стойкости изделий и конструкций из алю-линия и его сплавов в условиях жесткого химического воздействия. Решение 1т0й задачи может быть полезно при выщелачивании бокситов кислотными методами.

Цели и задачи работы. Целью настоящей работы явилось установление ;акономерностей растворения оксидов и гидроксидов алюминия в кислых сре-1ах. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

а) получить экспериментальные данные по влиянию температуры (Т) и ганцентрации кислот на растворение а-А1(ОН)з в серной и хлороводородной :ислотах. Разработать методику обработки экспериментальных данных;

б) количественно определить кислотно-основные характеристики оксида [ гидроксида алюминия;

в) получить согласованные данные констант растворения с учетом ад-орбционных процессов, протекающих на границе двойного электрического лоя (ДЭС);

г) разработать теоретическую модель, описывающую процесс растворены гидроксида алюминия в кислых средах и учитывающую адсорбционные фоцессы протекающие на границе раздела фаз..

Научная новизна. На основе полученных в работе экспериментальных (ан'ных установлены следующие закономерности растворения оксидов и гидро-хидов алюминия в водных растворах серной и хлороводородной кислотах, оп->еделены порядки реакций: в серной - 0,7 и хлороводородной кислоте - 0,5. Оп-

ределены энергии активации процессов растворения: в серной кислоте - от 66, до 78,9 кДж/моль и в хлороводородной кислоте - от 54,4 до 70,1 кДж/моль. Оп ределены константы, характеризующие кислотно-основные и кинетические па раметры оксида алюминия. Предложена модель обобщенного механизма рас творения А1(ОН)3 в кислых средах: а) показано, что лимитирующей стадие процесса растворения является переход поверхностных комплексо ¿, ■■•А~\ и \)А1 -0#2.,] в раствор; б) установлено, что существенное влш ние на процесс растворения оказывает потенциал, возникающий на границ двойного электрического слоя (ДЭС); в) определены константы кислотнс основных равновесий и основные параметры ДЭС на границе оь сид/электролит.

Практическая значимость. Предлагаемая модель протекающих процессо растворения оксидов и гидроксидов алюминия в растворах электролитов созде ет предпосылки для всестороннего исследования адсорбционных явлений, оке зывающих существенное влияние на процессы растворения в гетерогенной к!-нетике. Полученные данные по растворению а-А1(ОН)з в кислых средах позвс лят оптимизировать технологические процессы выщелачивания бокситов, а та же могут быть использованы в спецкурсах, спецпрактикумах по неорганиче ской и физической химии, при проведении научно-исследовательских рабо: Значения кислотно-основных констант поверхности а-А1203 могут быт использованы при изучении химии оксидов и гидроксидов алюминия.

Апробация работы. Основные результаты были доложены и обсужден] на ХХХШ-ХХХУ Научных конференциях факультета физико-математически и естественных наук РУДН (Москва, 1997-1999 г.г.) и УИ-УШ Всероссийско студенческой конференции "Проблемы теоретической и экспериментально химии" (Екатеринбург, 1997-1998 г.).

Публикации. По результатам работы имеется 9 публикаций.

Структура и объем диссертации. Работа построена традиционно и состой из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения резуль татов, выводов и приложения. Работа изложена на/^Рстраннцах машинописно го текста, включая^? рисунков таблиц /<Г. Библиография наименованш

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В главе I представлен обзор литературы, посвященной описанию физико-химических характеристик оксидов и гидроксидов алюминия. Проанализирова-1ы имеющиеся данные по растворению оксидов и гидроксидов алюминия в :ислых средах.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

2.1. Объекты и методы исследования.

В работе изучалось влияние различных факторов на процесс растворения М(ОН)з в кислотах и определялись кислотно-основые свойства а-А^Оз. Для «учения процесса растворения был получен гидроксид алюминия. Идентифи-сация исходного вещества выполнена по результатам ИК-спектроскопии, тер-.югравиметрического и рентгенофазового анализа. Полученные результаты по-(волили установить точную формулу и строение исходного соединения, которое соответствует а-гидроксиду алюминия (байерит а-А1(ОН)з). Исследования сислотно-основных равновесий, возникающих на границе оксид/электролит, доводили на образце оксида алюминия "чда". Предварительно образцы оксида 5ыли исследованы на соответствие ГОСТу. Рентгенофазовый анализ показал юответствие кристаллографических параметров оксида и оксогидроксида та-5улированным значениям. Для исследований была выделена методом отсеива-1ия фракция, средний радиус частиц которой, равен Я=(90 ±10) мкм. Растворы сислот и оснований готовили в бидистиллированной воде. В качестве фонового 1лектролита применяли хлорид калия "хч". Исследования кинетики растворе-шя гидроксида алюминия проводили в термостатированном реакторе при раз-шчных значениях температуры и концентрации кислоты. В целях изучения ¡лияния различных факторов на кинетику растворения а-А1(ОН)3 был провеян выбор и обоснование гидродинамических условий растворения гидроксида шюминия. Для устранения диффузионных затруднений опыт проводили в ре-киме свободного витания частиц. В процессе растворения через определенные 1ромежутки времени из реактора отбирали пробы, в которых концентрацию \13+ определяли на спектрофотокалориметре КФК -4.2 с алюминоном. Измере-шя рН проводились на электронном рН-метре МУ 870 Я с хлорсеребряным и

стеклянным электродами. Для определения коэффициентов активной концентрации ионов [НзО+] при постоянным объеме электролита, была получена фоновая кривая титрования хлороводородной кислоты щелочью, при различных концентрациях фонового электролита. Затем проводили титрование суспензии а-А120з в хлороводородной кислоте, доза титранта 0,06 ± 0,01" мл, с интервалом времени - 2 мин. Титрование суспензии проводили через 2, 24 и 72 часа её выдерживания в хлороводородной кислоте, а также при различных концентрациях фонового электролита. Обработку экспериментальных данных производили с использованием метода наименьших квадратов (МНК).

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА РАСТВОРЕНИЯ ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ В СЕРНОЙ И ХЛОРОВОДОРОДНОЙ

КИСЛОТАХ.*

Кинетические кривые, представленые в координатах а - ^ где а - доля растворенного гидроксида имеют о и э—образный вид (см. рис 1а, б).

Рис. 1а. Зависимость доли растворенного а - А1(ОН)3 (а) от времени ф при различных температурах (К) в 5,0 М серной кислоте: 1-343 К, 2-338 К, 3-333 К, 4-328 К, 5-323 К. Рис. 16. Зависимость доли растворенного а - А1(ОН)3 (а) от времени (Г при различных температурах (К) в 10,0 М хлороводородной кислоте: 1 - 358 К, 2 - 353 К, 3 - 348 К, 4 - 343К, 5 - ЗЗЗК.

_* В работе принимала участие кандидат химических наук, доцект

Невская Е. Ю. (РУДН)

3.1 Анализ кривых растворения на основе метода афинных преобразований. Анализ кинетических данных основывался на определении основных параметров формальной кинетики: удельной скорости растворения (W¡); порядка скорости растворения (п); эффективной энергии активации (Еа). Экспериментальные результаты отображали графически в координатах а - t/to,s (rae to.s время растворения 50% навески), рис 2а. Было установлено, что при растворении а-А1(ОН)з, наблюдается инвариантность функции а - t/to,¡ от концентрации кислоты и температуры. Это указывает на то, что механизм растворения не изменяется при варьировании параметров, то есть последовательность стадий процесса остается одной и той же. Последнее позволяет представить скорость растворения гндроксида в виде функции с разделяющимися переменными.

da/dt = W¡f(a) , (1)

где W¡ - функция удельной скорости растворения, зависящая от Т, pH, f(a) -функция, учитывающая изменение поверхности оксида во времени.

Рис. 2а Зависимость доли растворенного гидроксида алюминия (а) от приведенного времени ОЛо.г) для ЮМ хлороводородной кислоты при различных температурах (К).

Рис 26 Зависимость доли растворенного гидроксида алюминия (а) от приве-(енного времени (^,5) для 1М Ь^БС^ при температуре 358°К, при различных начениях фрактальной размерности растворяющегося пространства (О), (1-3, 1-2,3-1,4-0,7).

3.2 Методы расчета удельной скорости растворения (\¥Г). При анализе кинетических закономерностей растворения гидроксида алюминия учитывалось из-

менение поверхности растворяющихся частиц. Нами предложено использовать

для обработки результатов основные представления фрактальной геометрии.

Для определения величины фрактальной размерности растворяющегося

пространства частиц экспериментальные данные обрабатывались в координа-

/ * ' тах а-(—), где а - рассчитывали из уравнения (2) при различных значениях Б.

'о.5

1 IV

(2)

ко

Полученные данные сопоставляли с экспериментальными результатами рис 26.

Из анализа результатов растворения гидроксида алюминия в кислых средах, следует, что экспериментальное значение Б составляет от 0,7±0,2 для серной кислоты и 1,3±0,2 для хлороводородной. Дробный порядок Б обусловлен тем, что процесс протекает по активным центрам. Для уточнения выбранной

модели кинетические'кривые, представлялись в координатах 1-(1-а)°-г, Найдено, что они имеют линейную зависимость от времени, рис 3.- . .

Рис. 3 Зависимость |^1-(1-а)^от времени (0 при растворении а - А1(ОН)3 I

2М Н2804 при различных значениях Б и температурах (К):

1(0,91) - 343 , 2(0,62) - 338, 3(0,98) - 333 ,4(0,89) - 328 , 5(0,68) - 323.

3.3 Влияние концентрации анионов на скорость растворения гилроксидгл алюминия. Найдено, что увеличение концентрации анионов СГ и Б02'4, N03" С104" приводит к увеличению скорости растворения гидроксида алюминия. Нг

основании экспериментальных данных определен порядок реакции по анионам. Для этого данные представлены в координатах %С1жтя}. Из анализа

полученных результатов следует, что порядок скорости растворения а-А1(ОН)з по аниону в серной кислоте равен 0,75±0,05, а в хлороводородной - 0,5±0*,05,

• I

рис 4.

'ис. 4а Зависимость логарифма скорости растворения от логарифма концентрами хлороводородной кислоты при различных температурах Т (К):

1-358,2-353 ,3-348,4-343,5-333. 'ис. 46 Зависимость логарифма скорости растворения от логарифма концен-рации серной кислоты при различных температурах Т (К):

1 - 343 ,2-338 , 3 - 333 , 4 - 328 , 5 - 323. ?.5 Влияние температуры. С повышением температуры процесс растворения в ;ерной и хлороводородной кислотах значительно интенсифицируется. Энергия жтивация в серной кислоте равна 70±5кДж/моль, а в хлороводородной кислоте 52±5 кДж/моль.

1.6 Влияние рН раствора на растворение гпдроксида алюминия. В кислых срезах, при условии постоянной концентрации анионов, с ростом активности ио-^в [Н30]+ скорость растворения гидроксида алюминия увеличивается. Порядки по ионам [Н30]+ для серной и хлороводородной кислот одинаков и равней ),5±0,05.

Математический анализ полученных кинетических закономерностей с спользованием принципов гетерогенной кинетики позволил определить урав-

нениё зависимости скорости растворения оксидов и гидроксидов алюминия учитывающее влияние потенциала (ср) на границе гидроксид/электролит:

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ'кислотно-основных СВОЙСТВ ОКСИДА И ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ В РАСТВОРЕ ЭЛЕКТРОЛИТА.

Для оценки распределения поверхностно - активных частиц в растворах (центров растворений) исследовали кислотно-основные характеристики оксидов и гидроксидов алюминия. .

При рассмотрении кислотно-основных свойств оксидов и гидроксидов алюминия, основывались на постулате, что при контакте оксидов с раствором электролитов происходит адсорбция потенциалопределяющих ионов [Н30]+ и ОН". В результате устанавливаются адсорбционные равновесия, которые и определяют заряд поверхности оксида (ф в ионной части двойного электрического слоя (ДЭС). Согласно модели кислотно-основных равновесий с учетом потенциала (ф0) на границе раздела оксид-электролит возникают следующие равновесия:

(3)

)а10н+2,5 <=>>аюн5° + 1Г

К, =КУехр

,ехр =-а--

)аюн°5 о )аю;+н+

(4)

2,5

г+

к - К^схр Ч° "

з з К01М- [)А10Н+...С1-]

) а10н/...сг, о ) а10н,° +сг + н+ о дор _[)а10н»][сг][н+]

) А10Н, 0 + к+ о > А10...К/ + Н*

к4=к3ехр

д0р ^ [>а10-..к+][н^1 (?)

к01кт

[>АЮН°][К+]

где э - поверхностные частицы на носителях [=А10Н5"], [=А105"], [=А10Н2+...С1 ,"], [=А10" ...К5+], ф0- скачок потенциала между поверхностью оксидной фазс.: и объёмом раствора, qo - заряд поверхности на границе оксид/электролит. К01 -интегральная емкость двойного электрического слоя между поверхностью оксида и внутренней плоскостью Гельмгольца. К0), К/, К°з, К°4 - константы кислотно-основных равновесий. Я-универсальная газовая постоянная, Р — постоянная Фарадея, Т - температура системы.

4.1 Анализ фоновых кривых титрования. Расчет констант кислотно-основных равновесий начинали с анализа фоновых кривых титрования для определения коэффициента активности ионов водорода [Н30]+. Фоновые кривыг описывающиеся по известному уравнению (8), получены с концентрацией К.С1 от 0,01 до 1 моль/л.

ч.-v,

ан--ан-

Сти-у-К,=0, (8)

'1 '

где уе - эквивалентный объем щелочи, СКон - концентрация щелочи, у0 - начальный объем системы (мл), у - коэффициент активности, ан.- активность ионов водорода, Кж - ионное произведение воды.

Уравнение (8) позволяет по величинам v,, \е, у0, у и СКон получить теоретическую кривую титрования.

4.2Методика расчета констант кислотно-основных равновесий на границе ск~ сид алюминня/элекщолит на основании данных потенциометрического титрования. После определения у=А(рН^) по уравнению (8) для фоновых растворов, производилось титрование суспензий А1203 к А100Н с различной концентрацией фонового электролита и временем выдерживания оксидов в растворе. Расчет сводился к определению заряда по величине я', определяемого из кривых титрования суспензий, представленных в координатах рН -

/

aH-~aH

(v.-v¡),

(v0+v¡)

'КОН '

q =

(v,-vi)r 1

(W)K0H~Y

q>-Kw=0 (9)

(10)

4-

где я' - концентрация хлороводородной кислотой или щелочи адсорбирован-, ных на оксиде (моль/л).

Найденное значение я' в (моль/л), пересчитывал ось на величину заряда qo выраженного в (Кл/см2) по известному уравнению

qo = q'

ms

:q'.l,5-10

-3

(И)

Т = 96485 Кл/моль; ш - концентрация суспензии г/л, б- поверхность оксида (64105 см2/г). Основные результаты зависимости заряда Цо, при различных концентрациях фонового электролита (Сэл), от рН представлены на рис.6.

Рис.7. Зависимость заряда гидроксидов алюминия а-АЮОН от рН при различных концентрациях КС1 см (моль/л): МО'3,210"2,310"1,410°.

Для расчета констант кислотно-основных равновесий использовали уравнения (4) - (7) из которых после математических преобразований были получены уравнения, используемые для расчета констант равновесий:

<?о

ff.-Чо

+ рН = рК* +q0 F

рК2 pK,=-lg|

2,3 RTK„

Ы N'"q0 + рН = рК° + q0---

1 Чо J 2,3RTK01

q»

F

,+рн=рк;+я0 (N,-q0)cJ 2,3RTK„

(12) (13) (14)

; j

рк4 » -)/~ + рН = рк; + Чо--- (15),

I Чо ) у и ' 2,ЗКТК01 ^

где N3 - максимальное число адсорбционных центров.

По этим уравнениям рассчитаны константы равновесий, результаты представлены в таблице 1.

4.3 Методика расчета ДЭС и констант кислотно-основных равновесий по результатам электрокинетических измерений. Для определения кислотно-основных констант по зависимости £-рН, где Е, - электрокинетический потенциал, использовали как экспериментальные, так и литературные данные.

Определение рНп. Расчет начинали с нахождения рН точки нулевого заряда. Найдено, что рНо=8,1, что соответствует экспериментальным значениям.

Расчет зарядов д?. с^ и д». Вычисление зарядов на поверхности оксидов и гидроксидов алюминия основывалось на постулате, что величина заряда поверхности оксидной фазы яо - компенсируется противоионами электролита, образующими заряд в плотной (яО и диффузной (яг) частях ДЭС:

Чо + Ч1 + Ч2=0 (16) Величина заряда Яг при заданных рН, С,л, £ рассчитывалась по уравнению Гуи-Чапмена:

, (17)

где А=5,86'10"6 Клсм^-моль0,5

Определение значений qo и производилось по уравнению,

Чо=-(Ч1+Ч2) = -(2А1сэ.5Ь

где А=40,0' 1Клсм^л^моль0'5 Ко! - интегральная емкость плотной части слоя Гельмгольца ДЭС, значение приведено в таблице 1.

Используя уравнение (18) найдено ч0, Я) по известным значениям рН, Сэл, я2 методами оптимизации и интерации.

Расчет потенциала ср». Вычисление зависимости величины ф0 от рН осуществлялось по уравнению (3) с учетом (16) и (17).

Чо

К01ЯТ

ШИ

[н-]

+ 42), (18)

12 лт

где А2=5,010"7 Кл/см3.

Определение констант кислотно-основных равновесий Кл°. С учетом уравнений кислотно-основных равновесий (4)-(7), уравнении электронейтральности и материального баланса, выведены аналитические выражения для рассчита значения N5 и термодинамические величины констант

т/- О Т7-0 у-0 -Г7-

5Ь(<р) _ К»сзд БЬ(д)

42 ~ К? 41

(20)

сЫа)(1 , /ЕЕ

^/иаш].«,^-!! ,

где я =

к0дт

ч>-

(21)

(22)

[Щ]

Таблица 1.

Значения кислотно - основных констант рК- ± 0,2, определенных из зависимости электрокинетического потенциала 1; от рН и данных потенциометрического титрования (зависимость Чо-рН).

Оксид рК"2 рК°з рК°4 рНо КщхЮ'ФЧм2 N¿<106,Кл/см2

у-АЬОз-ШО^-рН) 5,7 10,5 7,6 8,6 8,1 100 100

а-АЮОН (чо-рН) 6,5 11,1 8,4 9,2 8,8 100 125

а-А1203Н20(яо-Н) 4,7 9,5 6,6 7,2 7,1 100 125

5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАСТВОРЕНИЯ ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ В КИСЛЫХ СРЕДАХ.

Предлагаемая модель растворения гидроксида алюминия в водных растворах электролитов основана на применении кислотно-основных равновесий (ионного обмена) с использованием электрохимической теории строения ДЭС (теории Грэма - Парсонса).

При соприкосновении гидроксида алюминия с раствором электролита происходит образование поверхностных комплексов: (^тЭД-ОН^] и [>А1-ОН "А/], за счет установления кислотно-основных равновесий (4) - (7).

Для обоснования природы лимитирующей стадии использовали кинетический анализ, который основан на применении принципов стационарного приближения и учета равновесия к стадиям, предшествующим лимитирующей.

Схему механизма растворения можно записать в следующем виде:

)ЛЮН"г

+ Н" +А~<-

)аюн;—л-

продукты растворения (23)

Лимитирующей стадией растворения гндроксидов является переход гид-роксокомплексов алюминия в раствор. Удельная скорость растворения гидроксида алюминия в кислой среде равна:

ш = ж0—5!Ж1_ (24)

Постоянные К°„1 и зависят от скачка потенциала на границе оксид - раствор. Их можно выразить уравнениями:

V/,0 (25)

^-тН^Н (27)

Рассчитанные уточненные величины К°41 и \У°гоах приведены в таблице 2

Таблица 2.

Кинетические параметры растворения на границе оксид\электролит.

Электролит Без учета потенциала С учетом потенциала

\У°|±1 -ю7 Кц±1 К°з±0,5108, У

см/мнн (моль/л)г см/мин моль/л

НС1 15 5 6,5 3,2 0,85

Н2804 70 1 12,2 3,2 0,93

ВЫВОДЫ

1. Получены экспериментальные данные по влиянию температуры и концентрации кислот на растворение А1(ОН)3 в кислых средах. Установлены следующие кинетические закономерности растворения гидроксида алюминия. По-

рядок скорости растворения а-А1(ОН)з в серной кислоте по аниону равен ~ 0,75±0,05, а в хлороводородной - « 0,5±0,05. В кислых средах при условии постоянной концентрации анионов с ростом активности ионов [Н30]+ скорость растворения гидроксида алюминия увеличивается. Порядки по ионам [Н30]+ для серной и хлороводородной кислот равны 0,5. С повышением температуры процесс растворения в минеральных кислотах значительно интенсифицируется. Энергия активация в серной кислоте равна 70±5кДж/моль, а в хлороводородной кислоте 62±5 кДж/моль. Высокое значение энергии активации свидетельствует о протекании процесса через хемосорбцию.

Разработана методика обработки кинетических данных, основанная на применении принципов гетерогенной кинетики и основных представлений фрактальной геометрии. Зависимость функции изменения поверхности и доли растворенного гидроксида от времени апроксимируется согласно формуле

2. Определены константы кислотно-основных равновесий на границе оксид (гидроксид) алюминия/электролит по зависимости электрокинетического потенциала от рН и данных метода потенциометрического титрования на основе модифицированных методик. Составлена программа расчета констант кислотно-основных равновесий на границе раздела оксид/электролит с учетом уравнений электронейтральности и материального баланса.

3. Определены константы скоростей растворения гидроксида алюминия в серной и хлороводородной кислотах с учетом адсорбционных процессов, протекающих на границе двойного электрического слоя (ДЭС). Показано, что учет влияния потенциала на границе ДЭС весьма важен для разработки общей теории растворения оксидов и гидроксидов алюминия, что приводит к получению результатов, которые значительно лучше согласуются с экспериментальными данными.

4. Предложена обобщенная теоретическая модель растворения оксидов и гидроксидов алюминия в серной и хлороводородной кислотах, учитывающая процессы протекающие; на границе раздела фаз. Показано, что лимитирующей

стадией процесса растворения является выход поверхностных соединений \)А1~ОН1, ••■А'] и раствор.

5. Сформулированы основные критерии оптимизации растворения гидро-ксида алюминия с учетом ДЭС в кислых средах. Показано, что в технологических процессах предпочтительно использовать серную кислоту, с концентрацией 3-5 М, а растворение проводить при температуре 333-343 К.

Основное содержание диссертационной работы отражено в публикациях:

1. Невская Е.Ю., Горичев И.Г., Кучковская О.В., Зайцев Б.Е., Горичеа А.И., Изотов А.Д. "Результаты расчета констант кислотно-основных равновесий по зависимости электрокинетического потенциала от рН и данньгх потен-циометрического титрования оксидов и гидроксидов алюминия" // Журнал физической химии. 1999г Т. 73. N 9. С.1585-1591.

2. Невская Е.Ю., Кучковская О.В., Кутепов А. М., Горичев И.Г., Изотов А.Д., Зайцев Б.Е. "Изучение процесса растворения гидроксида алюминия а-А1(ОН)3 в кислых средах" // Теоретические основы химической технологии. 2000 г. Т. 34. N 3. С. 327-332.

3. Невская Е. Ю., Кучковская О. В., Горичев И. Г., Зайцев Б. Е. Опыт расчета параметров ДЭС и кислотно-основных равновесий на границе оксид/электролит по значениям электрокинетического потенциала. Депониров. ВИНИТИ РАН. Москва. 1997. С. 17.

4. Кучковская О. В., Невская Е. Ю., Горичев И. Г., Зайцев Б. Е. "Моделирование процессов растворения А100Н в кислых средах" Тезисы докладов VIII Всероссийской студенческой конференции. - Екатеринбург, 1998г.-С. 5.

5. Кучковская О. В., Невская Е. Ю., Горичев И. Г., Зайцев Б. Е. "Изучение кислотно-основных свойств оксидов и гидроксидов алюминия" Тезисы докладов VII Всероссийской студенческой конференции. - Екатеринбург, 1997г.- С. 9.

6. Кучковская О. В., Невская Е. Ю., Горичев И. Г., Зайцев Б.Е. "Влияние СГ и S042" анионов на скорость растворения гидроксидов алюминия" Тезисы

докладов XXXV Всероссийской научной конференции по проблемам физики, химии, математики, информатики и методики преподавания. - М.: Изд-во РУДН, 1999.-С. 3.

7. Кучковская О. В., Невская Е. Ю., Горичев И. Г., Зайцев Б. "Расчет кислотно-основных констант равновесий на границе гиббсит/электролит" Тезисы докладов XXXIV научной конференции факультета физ. - мат. и ест. наук. - М.: Изд-во РУДН, 1998. - С. 54.

8. Кучковская О. В., Невская Е. Ю., Горичев И. Г., Зайцев Б. Е. "Моделирование процесса растворения А1(ОН)3 в хлороводородной кислоте". Тезисы докладов XXXIV научной конференции факультета физ. мат. и ест. наук. - М.: Изд-во РУДН, 1998. - С. 53.

9. Кучковская О. В., Горичев И. Г., Невская Е. Ю., Зайцев Б. Е "Расчет значений констант кислотно-основных равновесий на границе оксид алюминия/электролит". Тезисы докладов XXXIII научной конференции факультета физ. мат. и ест. наук. - М.: Изд-во РУДН, 1997. - С. 49.

у- Л о ек^г^ ъ. /ип. с//7 с- Р

Кучковская Ольга Валентиновна (Россия) Взаимодействие оксидов и гидроксидов алюминия с растворами электролитов в

кислых средах

В диссертационной работе установлены некоторые кинетические закономерности растворения оксидов и гидроксидов алюминия в серной и хлороводородной кислотах. С использованием основных представлений фрактальной геометрии определены основные параметры растворения (порядки реакции по ионам водорода и анионам, энергии активации, постоянные скорости растворения). Исследованы кислотно-основные свойства оксида и гидроксида алюминия методом потенциометрического титрования и методами электрокинетических измерений. Вычислены константы кислотно-основных равновесий возникающих на границе оксид/электролит. Предложен обобщенный механизм растворения оксидов и гидроксидов алюминия в кислых средах: лимитирующей стадией процесса растворения является переход поверхностных комплексов [>АЮН\з] и [>A1-OH2,j+""A8'] в раствор.

Olga V. Kuchkovskaya (Russia) Interaction of aluminium oxides and hydroxides with the solutions of electrolytes in

acid media

Some kinetics laws of the dissolution of aluminium oxides and hydroxides in sulfuric and hydrochloric acids are determined in this thesis. The basic parameters of dissolution (the order of the reaction, in terms of hydrogen ions and anions, activation energy, constants of dissolution rate) are developed with the help of the basic concepts of fractal Geometry. Acid-base properties of aluminium oxide and hydroxide are researched by the method of Potentiometrie titration and methods of electrokinetics measurements. Acid-base equilibrium constants on the interface of oxide/electrolyte are calculated. The generalized mechanism of the dissolution of aluminium oxides and hydroxides in acid media is suggested: the limited state of the dissolution process is the transfer of surface complexes [>Al-OH\s] and [>Al-OHz/"'As"] into a solution.