Анотація до роботи:

Мороз І.А. Редиспергування порошків карбонатів металів та структурні особливості їх седиментаційних осадів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.11 – колоїдна хімія. Інститут біоколоїдної хімії ім. Ф.Д. Овчаренка НАН України, м. Київ, 2008.

У роботі проаналізовані результати досліджень редиспергування порошків основних карбонатів купруму та ніколу і карбонатів мангану та кобальту в рідинах різної хімічної природи (вода, 1,4-діоксан, ізопропіловий спирт, ізобутиловий спирт), у водних розчинах ПАР (TRITON X-100, ATLAS G-3300 та HYAMINE 1622) та у воді з рН у межах від 5,7 до 11,0.

Вперше показано, що під час редиспергування порошків відбуваються два послідовні процеси: перший – розтікання рідини по поверхні частинок шляхом переміщення у відкритих полідисперсних порах та другий – проникнення рідини в області замкненого повітря. Обґрунтована роль кожного з цих процесів у руйнуванні агрегатів первинних частинок під час приготування суспензій і показані їхні суперечливі наслідки, які зумовлюють кінцевий ступінь редиспергування. Встановлено, що вплив досліджуваних ПАР на редиспергувальну здатність середовища залежить від дисперсності порошків (розмірів пор, які існують у них). Знайдено, що просторові структури, сформовані з частинок порошків досліджуваних карбонатів, є неоднорідними і середня щільність укладки частинок зумовлена як первинною, так і вторинною щільністю їхньої укладки. Показано вплив умов приготування суміші порошків карбонатів металів на їхній термічний розклад та твердофазний синтез.

1. Вперше проведено дослідження редиспергування порошків основного карбонату купруму, основного карбонату ніколу, карбонату мангану та карбонату кобальту в дисперсійних середовищах різної хімічної природи (вода, 1,4-діоксан, ізопропіловий спирт, ізобутиловий спирт) та у водних розчинах промислових ПАР (TRITON X-100, ATLAS G-3300 і HYAMINE 1622) та обґрунтовано його вплив на просторову структуру седиментаційних осадів.

2. Вперше показано, що під час редиспергування порошків у рідких середовищах відбуваються два послідовні процеси: перший – розтікання рідини по поверхні частинок шляхом переміщення у відкритих полідисперсних порах та другий – проникнення рідини в області замкненого повітря та обґрунтована роль кожного з них у руйнуванні агрегатів первинних частинок. В ряду середовищ: ізобутиловий спиртізопропіловий спирт1,4-діоксанвода переміщення рідини у відкритих полідисперсних порах не сприяє редиспергуванню, а проникнення рідини в області замкненого повітря навпаки сприяє йому і сукупна дія цих двох чинників забезпечує найкраще редиспергування порошку (СuOH)₂CO₃ у воді, а інших порошків MnCO₃, (NiOH)₂CO₃ і СoCO₃ у 1,4-діоксані.

3. Показано, що результати седиментаційного аналізу відображають як редиспергувальну здатність середовища, так і розвиток агрегативних процесів під час проведення седиментаційного аналізу та обґрунтовано, що для агрегативно нестабільних суспензій найбільший вплив на розвиток коагуляційних процесів та кінцевий розмір агрегатів частинок має розмір агрегатів частинок, які сформовані під час редиспергування порошків. Тому для середовищ, які мають найкращу редиспергувальну здатність, але не забезпечують високої агрегативної стабільності, спостерігають чітку залежність розмірів агрегатів частинок від вмісту твердої фази в суспензіях, а саме: для порошку (СuOH)₂CO₃ у воді та для MnCO₃, (NiOH)₂CO₃ і СoCO₃ у 1,4-діоксані.

4. Встановлено, що вплив усіх ПАР (TRITON X-100, ATLAS G-3300 та HYAMINE 1622) на редиспергувальну здатність середовища в обох послідовних процесах редиспергування залежить від дисперсності порошків (розмірів пор, які існують у них). Сукупний вплив ПАР на ступінь редиспергування грубодисперсних порошків (CuOH)₂CO₃ та MnCO₃ є суттєвішим порівняно з тонкодисперсними порошками (NiOH)₂CO₃ та CoCO₃. Показано, що адсорбція ПАР на дисперсних частинках може сприяти стабілізації суспензій та збереженню досягнутого ступеня редиспергування за високих концентрацій іоногенних ПАР ATLAS G-3300 та HYAMINE 1622 для порошків (CuOH)₂CO₃, (NiOH)₂CO₃ та CoCO₃, викликати флокуляцію суспензій та понижувати ступінь редиспергування частинок порівняно з водою за низьких концентрацій іоногенних ПАР ATLAS G-3300 та HYAMINE 1622 для порошків (NiOH)₂CO₃ та CoCO₃ та для ATLAS G-3300 та TRITON X-100 для порошку MnCO₃.

5. На основі фізичних модельних досліджень просторової структури одиночних сферичних частинок однакового розміру вперше встановлено, що в околі вибраної частинки перебувають в середньому 10,8±0,6 частинок, з них 5,9±0,3 мають безпосередній контакт, а 4,9±0,3 розділені прошарком повітря товщиною біля однієї десятої радіуса частинок, а кількість первинних частинок в агрегатах зі зменшенням їхніх розмірів значно зростає і ефективний радіус агрегатів, теоретично розрахований із сумарного об’єму частинок, які входять в агрегати, коливається в межах від 3 до 7,5 мкм.

6. Знайдено, що просторові структури, сформовані з частинок порошків досліджуваних карбонатів, є неоднорідними і середня щільність укладки частинок зумовлена первинною щільністю укладки частинок у неповністю зруйнованих агрегатах (ядрах), які формуються під час редиспергування порошків у рідинах, та вторинною щільністю укладки цих ядер під час формування осадів. Показано, що збільшення ступеня дисперсності частинок сприяє формуванню менш щільних та більш неоднорідних просторових структур. Встановлено, що приготування суміші порошків карбонатів для твердофазного синтезу сполуки Cu_0,1Ni_0,8Co_0,2Mn_1,9O₄ в ізопропіловому спирті сприяє утворенню одноріднішої та щільнішої просторової структури, яка забезпечує збільшення контактів між різнорідними частинками та пришвидшує термічний розклад карбонатів.

Публікації автора:

1. Яремко З. М. Моделювання топологічної структури дисперсних частинок / З. М. Яремко, Л. Б. Федушинська, І. А. Мороз // Вісн. Львів. ун-ту. Серія хім. – 2004. – Вип. 44. – С. 233–238.

Особистий внесок здобувача: Проведення експериментальних досліджень з фізичного моделювання випадкової структури, аналіз та обробка результатів, підготовка статті.

2. Яремко З. М. Дисперсність, агрегованість і редиспергування порошків / З. М. Яремко, Л. Б. Федушинська, І. А. Мороз // Праці НТШ : Хемія і біологія. – 2005. – Т. 15. – С. 127–140.

Особистий внесок здобувача: Пошук літературних джерел, їхній аналіз та узагальнення, підготовка статті.

3. Яремко З.М. Вплив об’ємного наповнення на агрегативні процеси в концентрованих дисперсіях / З. М. Яремко, І. А. Мороз, Л. Б. Федушинська // Вісн. Львів. ун-ту. Серія хім. – 2006. – Вип. 47. – С. 261–266.

Особистий внесок здобувача: Проведення модельних досліджень, аналіз та обробка результатів, підготовка статті.

4. Коагуляційна структура осадів суспензій діоксиду титану та оксиду алюмінію у розчинах ПАР / Л. Б. Федушинська, З. М. Яремко, О. М. Кукіль, І. А. Мороз // Вісн. Львів. ун-ту. Серія хім. – 2007. – Вип. 48, ч. 2. – С. 95–101.

Особистий внесок здобувача: Проведення експериментальних досліджень з визначення структури осадів, аналіз та обробка результатів, підготовка статті.

5. Мороз І. А. Вплив pH середовища на агрегативну стабільність водних суспензій карбонатів металів / І. А. Мороз, З. М. Яремко // Питання хімії і хімічної технології – 2007. – № 5. – С. 69–73.

Особистий внесок здобувача: Проведення експериментальних досліджень з впливу pH середовища, аналіз та обробка результатів, підготовка статті.

6. Yaremko Z. M. Re-dispersion of metal carbonate powders in dispersive media of various chemical nature / Z. M. Yaremko, I. A. Moroz // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. – 2008. – Vol. 317, № 1–3. – P. 186–193.

Особистий внесок здобувача: Планування досліджень, проведення експериментальних досліджень з впливу середовища, аналіз та обробка результатів, підготовка статті.

7. Мороз І. А. Топологічна структура осадів суспензій карбонатів металів / І. А. Мороз, З. М. Яремко, Л. Б. Федушинська // Питання хімії і хімічної технології – 2008. – № 4. – С. 147–152.

Особистий внесок здобувача: Проведення експериментальних досліджень з визначення структури осадів, аналіз та обробка результатів, підготовка статті.

8. Мороз І. Агрегативна стійкість карбонатів металів / І. А. Мороз, З. М. Яремко // Львівські хімічні читання – 2003 : дев’ята наук. конф., 25–27 трав. 2005 р. : тези доп. – Львів, 2005. – С. Ф. 33.

9. Яремко З. М. Топологічна структура бікомпонентної системи сферичних частинок / З. М. Яремко, Л. Б. Федушинська, І. А. Мороз // Фізика невпорядкованих систем : II міжнар. наук. конф., 14–16 жовт. 2003 р. : тези доп. – Львів, 2003. – С. 162.

10. Яремко З. М. Вплив ПАР на агрегативну стабільність водних суспензій карбонатів металів / З. М. Яремко, І. А. Мороз // Львівські хімічні читання – 2005 : десята наук. конф., 25–27 трав. 2005 р. : тези доп. – Львів, 2005. – С. Ф. 78.

11. Yaremko Z. M. Influence of physical factors on the aggregative stability of aqueous suspensions of metal carbonates / Z. M. Yaremko, I. A.Moroz // Theoretical and Experimental studies of Interfacial Phenomena and their Technological Applications : X Ukrainain – Polish Symposium, Part 2, 26–30 Sept. 2006 : proceed. – Lviv, 2006. – P. 232.

12. Мороз І.А. Вплив рН середовища на агрегативну стабільність суспензій карбонатів металів / І. А. Мороз, З. М. Яремко // Сучасні проблеми хімії : сьома наук. конф. студ. та асп., 18–19 трав. 2006 р. : тези доп. – Київ. – 2006. – С. 191.

13. Мороз І.А. Топологічна структура осадів суспензій оксидів та карбонатів металів / І. А. Мороз, О. І. Кукіль, Л. Б. Федушинська, З. М. Яремко // Львівські хімічні читання – 2007: одиннадцята наук. конф., 30 трав. – 1 черв. 2007 р. : тези доп. – Львів, 2007. – С. Ф. 15.

14. Yaremko Z. M. Aggregation and redispergation of highly disperse adsorbents in liquid medium / Z. M. Yaremko, L. B. Fedushynska, I. A. Moroz, O. I Kukil // Theoretical and Experimental studies of Interfacial Phenomena and their Technological Applications : XI Polish-Ukrainian Symposium, 22–26 Aug. 2007 : proceed. – Krasnobrod-Zamosc, 2007. – P. 194.