Флокуляційні процеси в квазірівноважних водних дисперсіях

П'ятий розділ дисертації присвячений вивченню структури адсорбційних шарів поліелектролітів та їх впливу на електрокінетичні властивості та стабільність дисперсій. Як відомо, альтернативою коагуляційному регулюванню агрегативної стабільності дисперсій є використання з цією метою високомолекулярних речовин, зокрема, поліелектролітів. Однак, до цього часу ряд питань, що стосуються механізму регулювання стабільності дисперсій та параметрів агрегатів, що формуються за допомогою поліелектролітів, лишаються відкритими. До них можна віднести: залежність між параметрами макроіонів (їх розмірами, зарядом, жорсткістю ланцюга) в розчині та в адсорбційному шарі; залежність між величиною, знаком заряду поверхні та поліелектролітів і ефективністю формування агрегатів в системах; залежність між структурою адсорбційного шару поліелектролітів та структурою агрегатів, що формуються.

В цьому розділі вказані питання вирішувались на прикладі класичних колоїдних систем (золів сульфіду сурми, йодиду срібла, латексів полістиролу та меламіноформальдегіду), а також катіонних та аніонних поліелектролітів. Були розглянуті механізм та закономірності формування агрегатів як для однойменно, так і протилежно заряджених дисперсій та поліелектролітів.

Досліджено параметри жорстколанцюгових негативно заряджених (натрієвих солей карбоксиметилцелюлози - КМЦ) та гнучколанцюгових позитивно заряджених (поліетиленімінів - ПЕІ) поліелектролітів в розчині. Параметри перших розраховували з віскозиметричних даних згідно з моделлю Дебая-Бюхе для гідродинамічно проникних клубків, параметри других - згідно з моделлю непроникних полімерних клубків.

Знайдено, що адсорбція КМЦ на поверхні однойменно заряджених частинок AgI та Sb₂S₃ описується ізотермами, що не виходять на плато; при цьому ділянка ізотерм, що проходить по осі ординат і характеризує спорідненість полімеру до поверхні, дуже незначна, особливо в разі не дуже високомолекулярних і слабко заряджених поліелектролітів. Показано, що величина адсорбції КМЦ зростає при підвищенні її молекулярної маси та заряду, а також при переході від Sb₂S₃ до AgI. Як показано теоретично, при однойменному заряді поверхні та макроіонів адсорбція тим вища, чим нижчий заряд поверхні (в даному випадку ₀=510¹³ та 2,210¹³ заряд/см² для Sb₂S₃ та AgI відповідно). Розглянуто можливі моделі адсорбційного шару КМЦ на вивчених поверхнях і показано, що найбільш вірогідною є модель деформованих (стрижнеподібних - при малих іонних силах та клубкоподібних - при великих) макроіонів. Ця деформація має бути досить великою, але, приймаючи до уваги неідеальність об'єктів (полідисперсність частинок золів та форму, відмінну від сферичної), неможливо отримати дані про товщини полімерних адсорбційних шарів та розрахувати величину деформації поліелектролітів при їх переході на поверхню. Це вдалося зробити в серії досліджень, присвяченій вивченню структури адсорбційних шарів КМЦ і ПЕІ та її впливу на електроповерхневі властивості та стабільність латексів монодисперсних сферичних частинок меламіноформальдегіду та полістиролу відповідно, що наведено далі.

Наступна частина роботи була пов'язана з дослідженнями впливу ряду поліелектролітів на стабільність протилежно заряджених дисперсій. Показано, що за допомогою катіонного поліелектроліту полі-2-метил-5-вінілпіридинхлоридів (ПМВП) та співполімерів вінілпіридину з бутилметакрилатом (ВП:БМА) можна регулювати стабільність золю AgI в широких межах. За допомогою поточного ультрамікроскопу показано, що криві n₀/n = f() (де n₀ - вихідне число частинок в одиниці об'єму, n -те ж в кожний даний момент часу) характеризуються різким підвищенням відносного числа частинок протягом перших хвилин контакту макроіонів з лисперсною фазою і наступним виходом на плато. Наявність останнього може бути пов'язана з припиненням процесу агрегації (тобто в цих умовах швидкість агрегації та дезагрегації дорівнює нулю). Рівновага між швидкостями агрегації та дезагрегації (що має місце при дестабілізації дисперсій електролітами) в разі використання флокулянтів практично неможлива, оскільки одночасний розрив відносно великої кількості контактів полімеру з поверхнею частинок є малоймовірним.

Показано, що хід кривої залежності n₀/n (), розрахованої за теорією Смолуховського, практично співпадає з початковою ділянкою експериментальних кривих, що свідчить про ефективність всіх зіткнень на даному відрізку часу. При подальшому збільшенні часу експериментальна крива різко відхиляється від теоретичної в бік менших значень n₀/n, що свідчить про зменшення ефективності зіткнень частинок. Знайдено також, що максимальне зменшення числа n може бути досягнуто при тим меншому вмісті поліелектролітів, чим вища їх молекулярна маса і заряд макроіону (останній зменшується в ряду ПМВМ ВП:БМА (9:1) ВП:БМА (7:3)). Показано, що співвідношення флокулюючої концентрації вказаних поліелектролітів та сумарної адсорбуючої поверхні зменшується зі зростанням вмісту дисперсної фази. Це свідчить про різну структуру і щільність агрегатів, що формуються.

Електрокінетичні виміри показали, що збільшення концентрації катіонних поліелектролітів у негативному золі AgI призводить до досить різкого зниження електрокінетичного потенціалу частинок з наступною їх перезарядкою, причому в інтервалі -потенціалу частинок від -40 до +20 мВ для зразка ПМВП з М=9,310⁵ і від -30 до +25 мВ для ПМВП з М=1,410⁵ має місце інтенсивна флокуляція золя. Такий широкий діапазон -потенціалів, в якому має місце дестабілізація дисперсної системи, не зустрічається при додаванні до колоїдного розчину багатозарядних неорганічних протиіонів чи низькомолекулярних іоногенних ПАР. Розрахунки енергій взаємодії полімервміщуючих частинок показали, що агрегація їх повинна протікати в первинному мінімумі при значенні -потенціалу 20 мВ. Тобто дестабілізація, що протікає в реальних умовах при величинах -потенціалу порядку 40 мВ, може бути обумовлена місткоутворенням між частинками за рахунок адсорбованих макроіонів. Аналіз отриманих даних свідчить про те, що флокуляція за рахунок зниження потенціалу і заряду частинок може мати місце при використанні поліелектролітів з високим зарядом та невеликою молекулярною масою. В усіх останніх випадках значний вклад в забезпечення процесу дестабілізації дисперсій поліелектролітами буде вносити фактор місткоутворення. Підтвердженням цього був і цикл досліджень по використанню тих же полімерів при дестабілізації латексу полістиролу, а також проведені разом з Берліном А.А. теоретичні розрахунки вкладу вказаних вище факторів в механізм дестабілізації колоїдних розчинів поліелектролітами.

Спеціально підібрані об'єкти (монодисперсні латекси сферичних частинок) та методи (вимірювання товщини адсорбційних полімерних шарів на поверхні частинок за допомогою двох доповнюючих методів) дозволили оцінити деформацію макроіонів КМЦ та ПЕІ при переході з розчину на поверхню. Для цього вивчено адсорбцію КМЦ на поверхні частинок меламіноформальдегіду (МФ) з водних та водно-солевих розчинів. Показано, що адсорбція описується ізотермами високої спорідненості, тобто поліелектроліт при незначних концентраціях повністю вилучається з розчину, після чого ізотерми виходять на плато. З ростом заряду і молекулярної маси КМЦ її адсорбція поверхнею МФ збільшується. Особливої уваги заслуговують дані про вплив на величину адсорбції КМЦ концентрації солей (наприклад, NaCl): знайдено, що при збільшенні останньої від 0 до 1 моль/л величина адсорбції в області плато (Г_max) проходить через мінімум, локалізований при С_NaCl = 0,1 моль/л, після чого різко зростає (у 8-10 разів). Показано, що хід ізотерм адсорбції та залежність її від вмісту електроліту в системі описується теорією адсорбції поліелектролітів Хесселінка.

Паралельно було досліджено вплив різних факторів (параметрів макромолекулярного клубка, радіусу кривизни адсорбуючої поверхні, іонної сили розчину) на товщину адсорбційних полімерних шарів () та ступінь деформації макроіонів при адсорбції. Показано, що величини , визначені за допомогою методу седиментації, є дещо меншими від таких, визначених на основі методу приросту об'єму осаду. В той же час вони близькі, і їх хід є ідентичним, що підтверджує надійність обраної оцінки. Різка відмінність між величинами до і після області флокуляції (зазначеної пунктиром) свідчить про значну перебудову структури агрегатів в цій області. Відзначено, що при збіьшенні вмісту NaCl в системі товщина адсорбційних шарів дещо зменшується, в той же час як кількість полімеру в адсорбційному шарі за рахунок підвищення адсорбції збільшується в 20-30 разів. Встановлено також, що при збільшенні радіусу частинок величина зростає, а кількість адсорбованої КМЦ лишається постійною. Розрахунки показують, що цю різницю не можна пояснити впливом лише геометричного фактору, так як розраховані величини знижуються зі зменшенням радіусу частинок повільніше, ніж знайдені в експерименті.

На основі комплексу одержаних даних нами розрахована величина деформації макроіонів при переході з розчину на поверхню (_ш/_к), де (_ш - кількість полімеру в об'ємі адсорбційного шару; _к - те ж в об'ємі клубка. Отримано дуже високі (до 100 і більше разів) величини деформації, які зростають при підвищенні молекулярної маси полімеру, зменшенні заряду та радіусу адсорбуючої поверхні. Проведений аналогічний цикл досліджень на латексах полістиролу з використанням ПЕІ в якості флокулянта підтвердив більшість відзначених закономірностей (вплив молекулярної маси та заряду поліелектроліту на величину його адсорбції на поверхні, електрокінетичний потенціал, величину ). Суттєва різниця полягає в тому, що величини для ПЕІ є набагато меншими, щільність адсорбційного шару на порядок-півтора (в залежності від умов) більшою, що було викликано зовсім невеликою деформацією макроіонів ПЕІ при переході на поверхню полістирольного латексу. Ця різниця між поведінкою КМЦ та ПЕІ на межі розділу фаз має бути пов'язана, перш за все, специфікою будови та жорсткістю ланцюга макроионів КМЦ, а не знаком та величиною їх заряду. Підтвердженням цьому слугують дані про суттєву деформацію КМЦ навіть при адсорбції на однойменно заряджених поверхнях AgI та Sb₂S₃. Отримані за допомогою методу нелінійної лазерної діагностики дані про кінетику агрегації частинок МФ в присутності КМЦ показали значну кореляцію між товщиною адсорбційного шару на межі зони стабільності і щільністю полімервміщуючих агрегатів.

Останній цикл робіт в цьому розділі присвячений вивченню закономірностей та кінетики агрегації монодисперсних суспензій диоксиду кремнію за допомогою диблокспівполімерів; вони характерні тим, що кожний з блоків зберігає основні властивості відповідного гомополімеру, що й обумовлює різницю їх спорідненості до поверхні, другого блоку та розчинника. Нами використані диблокспівполімери АМА/НМА, які є неселективнорозчинними по відношенню до води (більшість літературних даних присвячено вивченню селективнорозчинних диблокспівполімерів). При переході на поверхню такі полімери утворюють якірно-буйкову структуру, де блок, що має більшу спорідненість до поверхні (в даному випадку позитивно заряджений АМА) формує так званий “якір”; другий блок (незаряджений НМА) направлений в бік розчину і формує “буйок”. В результаті зміни вказаних взаємодій та, як наслідок, зміни конформацій макромолекул виникає цілий спектр можливостей регулювання стабільності відповідних колоїдних розчинів.

Показано, що з підвищенням вмісту полімеру в дисперсіях SiO₂ товщини адсорбційних шарів підвищуються, досягаючи області плато (8-10 нм) при концентраціях АМА/НМА, рівних 30-60 мг/л. З подальшим підвищенням вмісту диблокспівполімерів в системі величини при рН 10,2 лишаються незмінними, при менших величи-нах рН товщини починають зростати, і тим при менших дозах, чим нижче рН системи. Показано, що саме в цьому напрямку збільшується величина адсорбції полімеру на поверхні SiO₂ . Як показали проведені паралельно досліди на установці Single Particle Optical Sizer (Нідерланди), в умовах, що відповідають різкому підйому кривих, система починає втрачати стабільність: кількість синглетів в ній різко зменшується, а кількість дублетів та триплетів підвищується. Вірогідно, це пов'язано з утворенням в таких умовах на поверхні частинок SiO₂ “щітки” за рахунок розпрямлення буйкових блоків НМА в бік розчину та їх взіємодією з такими ж на частинках, що наближуються.

Знайдено можливості підвищення стабільності цих полімервміщуючих дисперсій не тільки у водних, але й водно-солевих розчинах за рахунок попереднього внесення в них речовин-витиснювачів (цитрату натрію, низькомолекулярних зразків КМЦ). Проаналізовано змінення при цьому електроповерхневих характеристик частинок SiO₂ у вказаних потрійних системах, розраховано енергію взаємодії цих частинок у вищезгаданих умовах, показано, що при підвищенні стабільності суттєву роль відіграє стеричний фактор. Відзначено суттєву різницю в механізмах впливу гомополімерів та диблокспівполімерів на електроповерхневі властивості, структуру адсорбційних шарів та стабільність дисперсій. В останньому випадку кожен з блоків робить свій окремий внесок: :заряджений якірний блок змінює заряд та потенціал поверхні, незаряджений формує просторовий шар, який, в основному, впливає на стеричне відштовхування. Можливий деякий внесок незарядженого блоку і в зміщення межі ковзання в глиб розчину, що буде сприяти зниженню електрокінетичного потенціалу частинок.

Шостий розділ дисертації присвячений вивченню закономірностей та механізму агрегації частинок продуктів гідролізу солей алюмінію та заліза за допомогою поліелектролітів. Особливу увагу в цьому розділі приділено вивченню взаємодії продуктів гідролізу коагулянтів з макроіонами флокулянтів (катіонних ПДМАЕМА, ППС та LT 22S, аніонних - вивчених зразків КМЦ). Були проведені адсорбційні, електроповерхневі дослідження та дослідження кінетики формування агрегатів у вказаних системах.

Показано, що адсорбція як катіонних, так і аніонних флокулянтів на поверхні частинок продуктів гідролізу СА та основних солей алюмінію описується ізотермами високої спорідненості, тобто при незначних концентраціях в системі весь введений флокулянт повністю адсорбується поверхнею ЧПГ (що має велике значення в процесах водопідготовки, див. розд. 8). В області підвищених концентрацій катіонних флокулянтів ізотерми виходять на плато, в той час як зростання концентрації КМЦ (після повного переходу перших доз на поверхню) викликає поступовий монотонний зріст величини її адсорбції. Вказані закономірності пов'язані як із різницею в зарядах макроіонів (однойменні з поверхнею ЧПГ та гнучкі макроіони ППС та ПДМАЕМА менш активно з нею взаємодіють і деформуються, ніж різнойменна з нею КМЦ). Окрім того, як було показано в розд. 5, жорсткі макроіони КМЦ дуже схильні до деформації при переході на поверхню, тому по мірі заповнення адсорбційного шару макроіони КМЦ продовжують взаємодіяти з поверхнею і адсорбуватись, змінюючи при цьому ефективний заряд і розміри. Відмічене зростання адсорбції КМЦ в ряду ЧПГ СА ОСА ОХА добре узгоджується з відзначеним в розд. 3 зростанням саме в цьому напрямі заряду і потенціалу, а також питомої поверхні ЧПГ вказаних коагулянтів.

Відомо, що в реальних умовах флокуляція найчастіше відбувається при несталій адсорбційній рівновазі. Тому для оцінки дії флокулянтів більш важливою характеристикою може бути не величина граничної адсорбції, а кількість полімеру, що повністю вилучається з системи (відрізок ізотерми, що проходить по осі ординат). Знайдено, що вказана рівновага настає за 15-20 хвилин (для порівняння, в тих же умовах адсорбційна рівновага для каолініту настає за півтори-дві години). Це свідчить про значну доступність поверхні ЧПГ для макроіонів, а також про те, що останні не можуть проникнути між лінійно-сітчастими ділянками агрегатів частинок продуктів гідролізу, а лише закріплюються на їх поверхні. Додаткові досліди показали, що витримка вивчених полімерів в контакті з ЧПГ, а також тривале турбулентне перемішування не призводять до їх десорбції з поверхні. Це вказує на можливість використання даної групи флокулянтів в процесах водоочистки та водопідготовки без ризику руйнування сформованих флокул та переходу десорбованих макроіонів в розчин.

Знайдено, що адсорбція катіонних та аніонних макроіонів на поверхні ЧПГ призводить до різних змін електрокінетичного потенціалу частинок: в першому випадку він ледь збільшується чи майже не залежить від концентрації флокулянту, в другому - мають місце зниження позитивного потенціалу частинок, їх перезарядка та вихід на плато. Але незалежно від цього в обох випадках має місце значне укрупнення агрегатів і підвищення швидкості седиментації. Це свідчить про другорядну роль нейтралізаційних (електростатичних) ефектів в забезпеченні флокуляції вказаних дисперсій. Нами вивчена також взаємодія вказаних поліелектролітів з розчинними формами алюмінію - аквагідроксокомплексами. Показано, що при цьому формуються нерозчинні комплекси, про що свідчить зростання величини оптичної густини системи при певних співвідношеннях компонентів. Характерно, що взаємодія аніонного КМЦ призводить до появи відносно вузької області інтенсивного комплексоутворення, в той час як використання катіонного ПДМАЕМА забезпечує менш інтенсивний процес комплексоутворення, але в більш широкому діапазоні концентрацій полімеру. Зв'язування обох (розчинної та нерозчинної) форм алюмінію призводить до того, що при використанні катіонних та аніонних флокулянтів в ході коагуляційної обробки модельних та природних вод величина залишкового алюмінію знижується дуже суттєво, в ряді випадків майже до нуля.

За допомогою методу нелінійної лазерної діагностики було вивчено кінетику формування в модельній воді агрегатів ЧПГ коагулянтів в присутності вивчених поліелектролітів та зміну при цьому розмірно-густинних характеристик агрегатів. Показано, що залежності відносних величин щільності агрегатів ЧПГ СА в присутності добавок КМЦ від часу між внесенням коагулянтів та флокулянтів є екстремальними, розміри агрегатів в тих ще умовах продовжують поступово зростати.

Максимальна щільність агрегатів при всіх умовах проведення дослідів має місце, коли час _ф (інтервал після внесення полімеру в систему, що агрегує) дорівнює 5-7 хв. Знайдено також, що зі зростанням концентрації КМЦ в системі величини відносних розмірів та їх щільність проходять через максимуми, координати яких не співпадають. Якісно аналогічні дані отримані і при використанні катіонних флокулянтів LT 22S, але щільність флокул була більшою, а їх розміри меншими. В усіх випадках максимум зміни щільності відмічений при менших дозах флокулянту, ніж максимум на кривих зміни розміру. Аналогічні дані було отримано і для дисперсій МФ в присутності КМЦ. Таким чином, незважаючи на значну різницю у властивостях вказаних систем (дисперсія ЧПГ є первісно нерівноважною, латекс МФ - рівноважною), основні тенденції зміни їх агрегативного стану після внесення полімерів та залежності їх розмірно-густинних характеристик від часу та концентрації флокулянтів є подібними.

Нами розглянуто також взаємодію поліелектролітів з дисперсією продуктів гідролізу коагулянтів, що первісно була в рівноважному стані (на прикладі золю FeO(OH) та КМЦ). Отримано систему кінетичних кривих зміни світлопропускання агрегуючих розчинів оксогідроксиду заліза, низхідна частина яких характеризує формування агрегатів у системі, висхідна - їх седиментацію. З аналізу цих кривих розраховано величину фактору затримки W, що характеризує зменшення швидкості процесу в порівнянні з швидкою коагуляцією. Аналіз даних по флокуляції колоїдного розчину за допомогою КМЦ (в порівнянні з такими для 1-, 2^х- та 3^х- зарядних протиіонів) дозволив зробити висновок про значну роль місткоутворення в механізмі агрегації дисперсій ЧПГ заліза високомолекулярними зразками КМЦ, незважаючи на їх протилежні знаки заряду. Ці дані, а також отримана в розділі 5 інформація дозволяє зробити висновок, що при агрегації частинок різної природи (як в рівноважних, так і в нерівноважних системах) поліелектролітами електричний фактор дестабілізації не є основним, він лише доповнює дію місткоутворення між частинками за допомогою адсорбованих ланок макроіонів.

Сьомий розділ дисертації присвячений з'ясуванню можливостей використання розроблених вище колоїдно-хімічних підходів та розвинутих уявлень при очистці природних та стічних вод за допомогою коагулянтів та флокулянтів. Розглянуто закономірності коагуляційного очищення води річок Дніпро, Десна, Нева та Ірша, які значно відрізняються за своїми параметрами. Зокрема, величина лужності, яка суттєво впливає як на процеси гідролізу іонів алюмінію, так і на кінетику та механізм процесу агрегації, змінювалась для цих вод від 0,5 до 3,5 мг-екв/л відповідно. Крім того, в розділі розглянуто дані по коагуляційній очистці двох типових видів стічних вод, перша з яких вміщувала високу концентрацію глинистих мінералів, друга являла собою маслоемульсійні стічні води, а також використанню коагулянтів та флокулянтів при розділенні фаз в ряді промислових дисперсій.

Як показано в розділі 4, для максимального вилучення природних барвників з води треба забезпечити її обробку такими коагулянтами, продукти гідролізу яких мали б в даних умовах максимальну поверхню та заряд. Виходячи з наших даних, для води р Нева, яка має рН 6,5-6,8, лужність (Л) 0,5 мг-екв/л, каламутність (М) 2,5 мг/л, колірність (К) 28 град, температуру (t) 0,1 ⁰С, такі дані повинен мати коагулянт ОСА-2,0. Для перевірки цього нами були проведені лабораторні порівняльні випробування ефективності дії сульфату та вказаного основного сульфату алюмінію при очистці невської води. Показано, що ефективність очистки води за допомогою ОСА набагато перевищує таку для СА. Це проявляється як в зниженні колірности та каламутності води, так і в значному (в декілька разів) зменшенні величини залишкового алюмінію. При використанні ОСА-2,0 з'являється можливість зниження дози коагулянту, що забезпечує потрібну (згідно ГОСТу) якість очищеної води. Характерно, що в цих умовах, як і було передбачено, дія ОХА виявилась більш слабкою, ніж ОСА-2,0. Проведені промислові випробування на Головній водопровідній станції м. С.Петербурга підтвердили отримані результати.

Використання високоосновного ОСА дало позитивні результати при очистці води р. Десна (рН 7,8; лужність 2,35 мг-екв/л; М=5,5 мг/л; К=36 град, t=14 ⁰С). При таких умовах мають формуватися агрегати частинок продуктів гідролізу ОСА-2,0 достатньо великого розміру і щільності, що призводить до покращання їх седиментаційних характеристик. Додаткове підвищення щільності структури агрегатів має проходити за рахунок включення в лінійно-сітчасту структуру агрегатів частинок дисперсних домішок води. Цей процес є більш вірогідним для деснянської води, ніж для води р. Нева, оскільки в першому випадку каламутність води є значно більшою. Проведені експериментальні дослідження показали, що використання ОСА-2,0 замість СА відкриває можливості для отримання води порівняної якості при зниженні дози реагенту на 50-70%, чи набагато більш глибоко очищеної води при збереженні тої ж дози реагенту. Що ж стосується ОХА, то його використання забезпечує більш значне зниження каламутності води (за рахунок інтенсивної гетерокоагуляції домішок води сильно зарядженими ЧПГ коагулянту), однак більші величини залишкового алюмінію. При проведенні промислових випробувань основних сульфатів алюмінію на очисних спорудах Дніпровського та Деснянського водогонів підтверджена висока коагуляційна активність вказаних коагулянтів.

Аналогічний підхід був використаний нами при виборі ефективного коагулянту для очистки вод р. Ірша. В даному випадку потрібно було отримати високоомну воду з мінімальною кількістю розчинних та гетерофазних домішок для використання на Малинській паперовій фабриці в цеху приготування конденсаторного паперу. Було показано, що за певних умов можливе використання ОСА-2,70 замість СА спільно з поліакриламідом без зниження якості отриманої води.

Вивчена можливість застосування основних солей алюмінію при очищенні транспортерно-мийних вод цукрових заводів (на модельних та реальних водах). Для цього з'ясовані колоїдно-хімічні параметри транспортерно-мийних вод, такі як розподіл частинок за розміром, їх електрокінетичний потенціал та концентрація, кількість розчинних домішок і т. ін. та їх зміни в залежності від сезону переробки цукрової сировини. В ході очистки необхідно було не тільки дестабілізувати вказану колоїдну систему, але й зменшити концентрацію в ній розчинних органічних домішок. Найбільш сприятливі умови для цього складались при використанні ОСА: це дозволило зв'язати за рахунок гетерокоагуляції більшість частинок дисперсних домішок (глинистих мінералів), а також частково дегідратувати і зв'язати в агрегати ряд розчинних домішок. Незначне коригування параметрів очищуваної води дозволило зменшити дозу ОСА в 3 рази при збереженні ефективності очистки води. З урахуванням отриманих результатів були проведені спочатку стендові, а потім Державні приймальні випробування з оцінки використання основних сульфатів алюмінію для очищення транспортерно-мийних вод цукрових заводів. За результатами цих випробувань прийнято рішення про доцільність впровадження даної технології по галузі (в цукровій промисловості України).

Вивчено також можливість використання основних солей алюмінію при коагуляційній очистці маслоемульсійних стічних вод, які у великому обсязі утворюються на металопереробних та металургійних заводах. Стабілізаторами та емульгаторами емульсії на основі емульсолу ЕТ-2 були натрієві солі жирних та нафтенових кислот. Попередньо проведено комплексні електроповерхневі дослідження вихідних емульсій, а також дослідження зміни дисперсного складу та електрокінетичного потенціалу крапель емульсій в ході процесу їх старіння. Показано, що у вказаних умовах діаметр крапель всіх зразків емульсій поступово зростав, виходячи на плато при d 6-7 мкм. Величина електрокінетичного потенціалу при цьому зменшувалась від 50-70 до 30 мВ. Після цього припинявся процес коалесценції крапель емульсій (при якому характерна взаємодія в першому мінімумі з утворенням крапель більшого діаметру), і починався процес агрегації у вторинному мінімумі, при якому утворювались дифузні об'ємні агрегати (що видно під мікроскопом). Цей дуже уповільнений в часі процес був прискорений і зроблений більш ефективним, з формуванням великих агрегатів при використанні основних солей алюмінію. Вивчено залежність ефективності дестабілізації свіжих та постарілих емульсій від рН системи, її концентрації та дози коагулянтів, виявлено найбільш сприятливі умови для коагуляційного розділення фаз в емульсії. Знайдено і обгрунтовано нерівноцінність структури агрегатів крапель емульсії, сформованих під дією ОСА, в залежності від концентрації дисперсної фази системи та дози використаного коагулянту.

З'ясована можливість забезпечення достатньо швидкого та ефективного розділення фаз в оборотних флотаційних водах ЦЗФ “Краснолиманська” (Донбас), що вміщували достатню кількість дрібної фракції. Були досліджені можливості використання таких флокулянтів, як Метас (аніонний поліелектроліт з М=310⁵) та поліакріламід (з М=310⁶). Показано, що адсорбція поліакріламіду є меншою, ніж Метасу, що пояснюється можливістю останнього більш щільно розміститися на поверхні (за умови деякої деформації його макроіонів). Сформовані на поверхні адсорбційні шари призводять до зниження електрокінетичного потенціалу частинок дисперсій, але воно в усіх випадках невелике: від -32 до -26 мВ для Метасу та до -23 мВ для ПАА. Згідно з розрахунками, в цих умовах ще існує достатній потенціальний бар'єр на шляху зближення частинок. При вивченні кінетики агрегації цих дисперсій за допомогою методу нелінійної лазерної діагностики показано, що Метас та ПАА формують зовсім різні за характеристиками агрегати. В першому випадку агрегати характеризуються досить малими розмірами та великою щільністю, в другому - великими розмірами та помірною щільністю. Аналіз отриманих індикатрис світлорозсіяння виявив, що при застосуванні Метасу агрегати є достатньо монодисперсними, в разі ПАА - полідисперсними. Характерною для Метасу є також більша повнота зв'язування частинок в агрегати, ніж у випадку ПАА.

На основі аналізу отриманих даних була запропонована подвійна обробка оборотно-флотаційних вод: спочатку Метасом (що давало можливість більш повно зв'язати дисперсні частинки, утворивши при цьому достатньо монодисперсні щільні флокули); потім ПАА (що забезпечувало формування більших за розміром швидкоседиментуючих флокул). Технологія була впроваджена у виробництво на ЦЗФ “Краснолиманська”, Донбас.

Комплекс досліджень (адсорбційні, нелінійна лазерна діагностика та фільтраційні заміри) був виконаний нами для визначення умов забезпечення максимальної швидкості і ефективності зневоднення дисперсій марганцевих шламів за допомогою флокулянтів (ПАА та ОКФ) та їх сумішей з коагулянтами (СА та ОСА). Показано, що початкові порції ОКФ (до 1 мг/л) повністю вилучаються з розчину, в той час як при будь-яких концентраціях ПАА деяка кількість його залишається в розчині і не переходить на поверхню. Крім того, відзначено певні переваги в процесі фільтрації дисперсії, що вміщує ОКФ, в порівнянні з такою в присутності ПАА (швидкість фільтрування певного об'єму дисперсії в першому випадку набагато вища). Вказані зміни могли бути обумовлені різницею в структурі агрегатів, що формуються в дисперсіях, що і було досліджено.

Аналіз отриманих осцилограм показав, що під дією ОКФ формуються невеликі агрегати, що досить повно зв'язують дисперсні частинки, майже не залишаючи їх у розчині. В присутності ПАА спостерігається більше незв'язаних частинок (це пояснюється ізотермами адсорбції), агрегати більш полідисперсні і укрупнені. Приймаючи до уваги особливості фільтраційного процесу, можна також вважати, що в другому випадку агрегати більш схильні до деформації. Знайдено, що при спільному використанні флокулянтів з коагулянтами СА та ОСА область флокуляції розширюється, що впливає на фільтрувальність осаду. Знайдено, що домішки ОСА призводять до інтенсифікації процесу фільтрування і рефільтрації, в той час як домішки СА призводять до зворотного ефекту.. Це свідчить про більшу здатність до деформації агрегатів частинок продуктів гідролізу СА (в порівнянні з ОСА), а також меншу проникність їх по відношенню до фільтрату.

Таким чином, комплексні дослідження, що проведені для широкої групи реальних природних та промислових вод, які характеризувались різним типом та концентрацією дисперсних і розчинних домішок, дозволили виявити достатню подібність процесів, що лежать в основі формування змішаних агрегатів, а також плідність запропонованих нами підходів (розд. 3-5) для спрямованого регулювання стабільності лисперсних систем за допомогою гідролізуючих коагулянтів та поліелектролітних флокулянтів.

У восьмому (заключному) розділі розглянуто екологічні аспекти використання коагулянтів та флокулянтів в процесах водоочищення. На основі аналізу літературних даних та отриманої в попередніх розділах інформації сформульовано основні критерії безпечного та ефективного використання коагулянтів та флокулянтів при очищенні стічних і, особливо, питних вод. Розглянуто, в якій мірі за допомогою розроблених колоїдно-хімічних підходів можливо не тільки ефективно, але й максимальною мірою безпечно використовувати досліджені класи реагентів.

По-перше, головні вимоги - як для коагулянтів, так і для флокулянтів - максимально повне зв'язування дисперсних та розчинних домішок та максимально повне та швидке видалення сформованих агрегатів з очищуваної води.

Для коагулянтів це може бути забезпечено за рахунок:

створення умов для найбільш повного гідролізу коагулянтів та формування ЧПГ із заданими параметрами (найкраще це може бути забезпечено при використанні основних солей);

максимально повної адсорбції розчинних домішок та гетерокоагуляції нерозчинних, в тому числі біологічних (шляхом створення умов для формування найбільш розвинутої та високозарядженої поверхні ЧПГ);

максимального зниження величини залишкового алюмінію (чому сприяє використання основних солей);

формування агрегатів ЧПГ коагулянтів, що зв'язали забруднюючі домішки, з певними параметрами (максимальною щільністю та розміром - при проведенні процесу седиментації, мінімальною щільністю - в разі флотаційного розділення фаз, мінімальної щільності та мінімальної здатності до деформації - при фільтрації);

найбільш швидкого та повного розділення фаз в агрегованій системі шляхом седиментації, флотації або фільтрації.

Для флокулянтів це може бути забезпечено за рахунок:

ефективності флокулюючої дії полімеру в широкому ряду його концентрацій (шляхом аналізу колоїдно-хімічних характеристик системи та визначення найбільш ефективних параметрів флокулянтів);

незворотної адсорбції полімерів на поверхні продуктів гідролізу коагулянтів та глинистих мінералів, що описується ізотермами високої спорідненості; це дозволить повністю вивести з очищеної води весь введений реагент;

комплексоутворення макромолекул (макроіонів) з гуміновими речовинами та розчинними аквагідроксокомплексами алюмінію;

використання полімерів, що вміщують мінімальну кількість мономеру;

формування агрегатів (флокул) з заданими параметрами, необхідними для наступної седиментації, флотації чи фільтрації.

В розділі приділено особливу увагу питанням залишкового алюмінію в очищеній воді. Розглянуто медико-біологічні та технологічні аспекти цього питання, запропоновано ряд підходів для зменшення ризику від впливу цього фактору, зокрема, дано обґрунтування вибору реагентів для очистки води та особливостей їх використання. Зосереджено увагу на необхідності контролю структури агрегатів, що формуються в ході коагуляційно-флокуляційної очистки води та розділення фаз в дисперсіях; запропоновані певні методи цього контролю і, при створенні умов, регулювання процесами агрегації.

Показано, що обґрунтоване та цілеспрямоване використання коагулянтів і флокулянтів з урахуванням колоїдно-хімічних властивостей вихідних частинок (та тих, що формуються в очищуваних водах), а також параметрів дисперсійного середовища може забезпечити достатньо високу якість та безпечність використання очищеної води.

Таким чином, виконана робота започаткувала новий напрям в колоїдній хімії - колоїдно-хімічні основи регулювання стабільності квазірівноважних дисперсних систем та структури агрегатів, що формуються в ході коагуляційно-флокуляційних процесів.

Висновки

Проведено комплексні дослідження впливу коагулянтів (основних сульфатів та основних хлоридів алюмінію), високомолекулярних органічних поліелектролітних флокулянтів, а також їх бінарних сумішей на колоїдно-хімічні властивості та кінетику агрегації квазірівноважних дисперсних систем. Аналіз отриманих даних дозволив розробити колоїдно-хімічні основи регулювання стабільності квазірівноважних дисперсних систем та структури агрегатів, що формуються в ході коагуляційно-флокуляційних процесів.

2. Отримано, систематизовано та узагальнено дані про вплив параметрів дисперсійного середовища на характеристики (розмір, електрокінетичний потенціал, гідратацію, енергію взаємодії) та структуру продуктів гідролізу ОСА та ОХА в ряду: аквагідроксокомплекси первинні агрегати агрегати наступних порядків, виявлено основні тенденції та залежності між ними.

Вперше експериментально виявлено появу дискретності розмірів та щільності при переході від первинних агрегатів до агрегатів наступних порядків, а також зменшення цієї дискретності при збільшенні елекрокінетичного потенціалу та зменшенні діаметру частинок продуктів гідролізу (ЧПГ) основних сульфатів та основних хлоридів алюмінію. Отримані дані, а також незбіжність локалізації максимумів розмірів та щільності агрегатів підтверджують припущення про фрактальність структур, що формуються в подібних системах.

Розраховані розміри лінійної ланки лінійно-сітчастої структури первинних агрегатів ЧПГ ОСА та ОХА виявили кореляцію з величинами щільності упаковки частинок в первинних агрегатах, знайденими за допомогою методу нелінійної лазерної діагностики. Це дає можливість на основі інформації про коллоїдно-хімічні характеристики частинок продуктів гідролізу вказаних солей прогнозувати параметри їх агрегатів, що формуються в певних дисперсійних середовищах.

5. Виявлена та проаналізована залежність між електрокінетичними параметрами гумін-вміщуючих дисперсій ЧПГ, кінетикою їх агрегації та параметрами агрегатів, що формуються. Стрибкоподібність залежності ефективності агрегації дисперсій ЧПГ від вмісту в них гумінових кислот пояснюється конкуруючим впливом кінетики адсорбції молекул гумінових кислот на поверхні частинок продуктів гідролізу коагулянтів та кінетики агрегації останніх. Знайдені закономірності узгоджуються з розвинутими уявленнями про вплив коллоїдно-хімічних параметрів частинок продуктів гідролізу коагулянтів на структуру агрегатів, що формуються.

Встановлено залежність між параметрами макроіонів різної природи в розчині та в адсорбційному шарі частинок модельних дисперсій полістиролу та меламіноформальдегіду. Виявлена при цьому значна деформація макроіонов натріевих солей карбоксиметилцелюлози (та практична відсутність такої при використанні поліетиленіміну) пов'язується з переважним впливом структурного, а не електростатичного фактору.

Знайдено, що мінімальна щільність та мінімальні розміри агрегатів у всіх вивчених квазірівноважних системах в ході коагуляційно-флокуляційних процесів мають місце за умови значного потенціального бар'єру на шляху зближення частинок. При формуванні агрегатів частинок, що мають низький потенціал, щільність агрегатів є максимальною. Знайдена залежність вказує на спільність підходів, незважаючи на різницю колоїдно-хімічних властивостей вказаних дисперсій та механізму формування агрегатів.

Показано, що навіть при використанні одних і тих же частинок та полімерів питомий внесок електростатичного та структурного факторів в забезпечення процесу флокуляції може бути різним. В разі переважання першого з них агрегати є більш щільними та мілкими, в умовах переважання другого - більш дифузними та великими. Урахування вказаних залежностей дозволяє підійти до направленого регулювання розмірів та щільності агрегатів, що формуються в подібних системах.

Підтверджено плідність використання розвинутих уявлень для оцінки можливості найбільш ефективного використання основних солей алюмінію, в тому числі спільно з поліелектролітними флокулянтами, для очистки природних (рр. Дніпро, Нева, Десна, Ірша) та стічних вод (маслоемульсійні стоки, транспортерно-мийні води цукрових заводів, оборотно-флотаційні води вуглезбагачення і т.і.). Розроблено критерії ефективного та екологічно безпечного використання гідролізуючих коагулянтів та високомолекулярних органічних флокулянтів для очистки природних та стічних вод.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Соломенцева И.М., Баран А.А. Закономерности, кинетика и механизм флокуляции дисперсных систем водорастворимыми полимерами (обзор) // Acta Physica et Chemica. - 1983. - №3-4. - Р. 193-210.

2. Величанская Л.А., Духин С.С., Соломенцева И.М. Предочистка морских и океанских вод перед обратноосмотическим обессоливанием (обзор) // Химия и технология воды. - 1990. - 12, №10. - С. 907-918.

3. Соломенцева И.М., Величанская Л.А., Герасименко Н.Г. Проблема остаточного алюминия в очищенной воде (обзор) // Химия и технология воды. - 1991. - 13, №6. - С. 517-534.

4. Гончарук В.В., Соломенцева И.М., Герасименко Н.Г. Коллоидно-химические основы использования основных солей алюминия в водоочистке (обзор) // Химия и технология воды. - 1999. - 21, № 1. - С. 52-88.

5. Гончарук В.В., Соломенцева И.М., Теселкин В.В. Перспективы изучения коллоидно-химических характеристик агрегирующих дисперсий с использованием лазерных систем (обзор) // Химия и технология воды. - 2001. - 23, №3. - С. 227-256.

6. Баран А.А., Тусупбаев Н.К., Соломенцева И.М., Дерягин Б.В., Мусабеков К.Б. Изучение флокуляции гидрофобных золей водорастворимыми полимерами методом поточной ультрамикроскопии. Ш Флокуляция отрицательного золя йодида серебра добавками катионных полиэлектролитов // Коллоид. ж. - 1980. - 42, №1. - С. 11-18.

7. Соломенцева И.М., Тусупбаев Н.К., Баран А.А., Мусабеков К.Б. Исследование флокуляции полистирольных латексов катионными полиэлектролитами с помощью поточного ультрамикроскопа // Укр. хим. журн. - 1980. - 46, №9. - С. 928-933.

8. Соломенцева И.М., Кочерга И.И., Баран А.А., Тимохин И.М., Афонин А.Л. Изучение адсорбции солей карбоксиметилцеллюлозы коллоидными частицами иодида серебра и сульфида сурьмы // Укр. хим. журн. - 1981. - 47, №3. - С. 265-270.

9. Герасименко Н.Г.,Соломенцева И.М., Величанская Л.А., Запольский А.К., Образцов В.В. Изменение электрокинетических свойств промышленных эмульсий //Химия и технология воды. - 1988. - 10, №6. - С.494-496.

10. Соломенцева И.М., Запольский А.К., Теселкин В.В., Панченко Л.И. Изучение хлопьеобразования в растворах гидролизующихся коагулянтов с помощью лазера // Химия и технология воды. - 1985. - 7, №4. - С. 82-83.

11. Соломенцева И.М., Величанская Л.А. Изучение структуры адсорбционных слоев натриевых солей карбоксиметилцеллюлозы на поверхности меламинформальдегидных частиц // Коллоид. ж. - 1983. - 45, №4. - С. 800-806.

12. Величанская Л.А., Соломенцева И.М., Сахарова Н.А. Устойчивость полистирольного латекса в присутствии полиэтилениминов // Укр. хим. журн. - 1984. - 50, №5. - С. 544-547.

13. Величанская Л.А., Соломенцева И.М. Влияние полиэлектролитов на электрокинетический потенциал меламино-формальдегидных частиц // Укр. хим. журн. - 1987. - 53, №8. - С. 811-814.

14. Величанская Л.А., Соломенцева И.М. Структура адсорбционных слоев полиэтилениминов на поверхности полистирольных частиц // Укр. хим. журн. - 1988. - 54, №8. - С. 825-828.

15. Величанская Л.А., Соломенцева И.М., Запольский А.К. Устойчивость дисперсий марганцевых шламов в присутствии коагулянтов и катионизированного полиакриламида // Химия и технология воды. - 1987. - 9, №4. - С. 317-320.

16. Запольский А.К., Величанская Л.А., Соломенцева И.М., Герасименко Н.Г. Влияние гидроксохлорида алюминия на устойчивость водно-масляных эмульсий // Химия и технология воды. - 1988. - 10, №2. - С. 112-114.

17. Герасименко Н.Г., Соломенцева И.М., Запольский А.К. Роль электрокинетических свойств продуктов гидролиза основных солей алюминия при водоочистке // Химия и технология воды. - 1988. - 10, № 4. - С. 329-332.

18. Соломенцева И.М., Герасименко Н.Г., Братунец А.Г., Шахворост А.К. Изучение гидратации частиц продуктов гидролиза основных сульфатов алюминия методом ЯМР-релаксации // Химия и технология воды. - 1990. - 12, № 11. - С. 1020-1024.

19. Герасименко Н.Г., Соломенцева И.М., Сурова Л.М. Состояние алюминия в водных растворах основных хлоридов и сульфатов алюминия // Химия и технология воды. - 1991. - 13, № 8. - С. 755-760.

20. Соломенцева И.М., Герасименко Н.Г., Теселкин В.В. Размерно-плотностные характеристики продуктов гидролиза основных хлоридов алюминия // Химия и технология воды. - 1993. - 15, №11-12. - С. 719-725.

21. Barany S., Baran A.A., Solomentseva I.M., Velitchanskaya L.A. Polyelectrolyte Adsorption and Stability of Latex Suspensions // Macro-ion Characterization: from Dilute Solutions to Complex Fluids. - Washington, D.C., 1994. - P. 406-420.

22. Величанская Л.А., Соломенцева И.М., Митина Н.С., Пахарь Т.А., Баран А.А. Адсорбция катионных полимеров на каолините и продуктах гидролиза коагулянта // Химия и технология воды. - 1994. - 16, №2. - С. 122-125.

23. Соломенцева И.М., Герасименко Н.Г., Шилов В.Н. Механизм агрегатообразования частиц продуктов гидролиза основных солей алюминия // Химия и технология воды. - 1994. - 16, №6. - С. 606-614.

24. Соломенцева И.М., Теселкин В.В. Изучение кинетики агрегации частиц методом нелинейной лазерной диагностики // Коллоид. ж. - 1995. - 57, №3. - С. 407-411.

25. Гончарук В.В., Герасименко Н.Г., Соломенцева И.М., Пахарь Т.А. Извлечение фульвокислот из воды основными хлоридами алюминия // Химия и технология воды. - 1997. - 19, №5. - С. 481-488.

26. Berlin Ad.A., Solomentseva I.M., Kislenko V.N. Suspension flocculation by polyelectrolytes: Experimental verification of a developed mathematical model. // The Journ. of Colloid and Interf. Sci. - 1997. - V.191. - P. 273-276.

27. Solomentseva I.M., Gerasimenko N.G., Barany S. Surface properties and aggregation of basic aluminium chloride hydrolysis products // Colloids and Surf. - 1999. - 151. - P. 113-126.

28. Соломенцева И.М., Коэн-Стюарт М.А., Флир Г.Дж. Регулирование устойчивости дисперсий кремнезема с помощью заряженных диблоксополимеров // Коллоид. ж. - 2000. - 62, №2. - С. 251-256.

29. Гончарук В.В., Соломенцева И.М., Скубченко В.Ф., Лещенко А.В., Бондарь Л.А., Пахарь Т.А., Акуленко А.Д. Исследование эффективности коагулирующего действия оксисульфатхлоридов алюминия при различных параметрах обрабатываемой воды // Химия и технология воды. - 2001. - 22, №4. - С. 400-409.

30. Способ разрушения эмульсий: А.с. № 13118244 СССР / Мэн С.К., Соломенцева И.М., Вейцер Ю.И., Величанская Л.А. и др. - Заявлено 22.02.87; Опубл. 23.06.87, Бюл. №23.

31. Устройство для автоматического регулирования размеров частиц в оптически прозрачных средах: А.с. № 1437840 СССР / Теселкин В.В., Соломенцева И.М., Запольский А.К., Образцов В.В. - Заявлено 15.07.88; Опубл. 15.11.88; Бюл. № 42.

32. Способ осветления суспензии: А.с. №1650610 СССР МКИ? / Вовчук М.А., Кондратенко А.Ф., Харлова Е.В., Тарасенко Ю.Г., Дубровская В.В., Соломенцева И.М., Величанская Л.А. - Заявлено 22.01.91; Опубл. 23.05.91, Бюл. №19.

33. Пат. № 36528А України. Спосіб освітлення колоїдних дисперсій / Гончарук В.В., Скубченко В.Ф., Соломенцева І.М., Желтоножська Т.Б,, Куцевол Н.В., Демченко О.В., Сиромятніков В.Г. - Заявл. 07.02.00; Опубл. 16.04.01.

34. Соломенцева И.М., Величанская Л.А., Баран А.А. Структура адсорбционных слоев полиэлектролитов и устойчивость дисперсий //Тез. докл. УШ Всесоюзн конф. по коллоидной химии и физико-химической механике. - Ташкент. - 1983. - С.88.

35. Соломенцева И.М., Величанская Л.А. Адсорбционные слои полиэлектролитов на поверхности латексов // Proc. of the VI Intern. Conf. on Surface Active Substances. - Bad Stuer. - 1986. - P.425-429.

36. Герасименко Н.Г., Соломенцева И.М., Афонасьева Л.В. Использование основного сульфата алюминия для очистки питьевой воды на водопроводах г. Ленинграда // Тез. докл. Всесоюзной конф. “Коагулянты и флокулянты. Получение, свойства, применение” - Одесса. - 1988. -С. 21-22.

37. Соломенцева И.М., Герасименко Н.Г. Электроповерхностные свойства и кинетика медленной коагуляции частиц гидроксида алюминия // Тез. докл. IX Междунар. конф. по поверхн. силам.- Москва, 1990. - С. 78.

38. Solomentseva I.M., Velitchanskaya L.A., Gerasimenko N.G. // Flocculation of Flotation Refuse Suspension by Polymers // Proc. of the Fourth Symp. on Mining Chemistry. - Kiev .- 1992. - P. 283-292.

39. Solomentseva I.M., Velitchanskaya L.A., Pahar T.A., Barany A.A. Coagulation and Flocculation of Water Purification and Preparation / Abstr. of the 1-st Hungarian-Ukrainian Conference of Carpathian Euroregion Ecology. - Uzgorod.- 1994. - P.10.

40. Solomentseva I., Tesiolkin V., Barany S. Study of equilibrium processes during coagulative-flocculative water purification // Proc. of 2-nd Intern. Conf. on Carpatian Euroregion Ecology. - Miskolc (Hungary). -1997. - P. 299-304.

41. Solomentseva I., Gerasimenko N., Solomentseva A. Coagulation-Flocculation Methods for Treatment of Oil/Water Emulsions // Proc. of the 6-th Symposium on Mining Chemistry. - Siofok (Hungary). 1998. - P. 105-108.

42. Solomentseva I., Cohen-Stuart M.A., Fleer G.J. Controlling silica dispersions stability using diblock copolymers // Abstr. of Intern. Symp. on Polyelectrolytes. - Les Diablerets (Switzerland). -2000. - P. 67.

43. Solomentseva I, Tesiolkin V. Study of formation processes of particles' aggregation in liquid systems // Proc. of the Intern. conf. “HUN-Pra-PARTEC” . - Budapest (Hungary). - 2001. - P. 319-322.

Анотації

Соломенцева І.М. Коагуляційно-флокуляційні процеси в квазірівноважних водних дисперсіях. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора хімічних наук за спеціальністю 02.00.11 - колоїдна хімія, Інститут колоїдної хімії та хімії води НАН України, Київ, 2002.

Дисертація містить результати досліджень впливу колоїдно-хімічних параметрів частинок продуктів гідролізу основних сульфатів та основних хлоридів алюмінію, а також структури адсорбційних шарів поліелектролітів на кінетику формування агрегатів частинок та їх структуру. За допомогою комплексу методів отримано, систематизовано та узагальнено дані про вплив параметрів дисперсійного середовища на колоїдно-хімічні характеристики частинок продуктів гідролізу вказаних коагулянтів. Розраховано елементи структури сформованих агрегатів, що дають уявлення про їх щільність. Виявлено кореляцію між вказаними параметрами та розмірно-густинними характеристиками агрегатів, отриманими за допомогою методу нелінійної лазерної діагностики. Отримано дані про товщину та структуру адсорбційних шарів поліелектролітів, заряджених однойменно та протилежно колоїдним частинкам. Розраховано величину деформацій макроіонів при переході їх з розчину на поверхню частинок. Проаналізовано внесок електричного та структурного факторів в забезпечення дестабілізації квазірівноважних дисперсій. Знайдені закономірності використані при очистці питних та стічних вод, розроблено критерії ефективного та безпечного використання коагулянтів та флокулянтів в процесах водоочистки.

Соломенцева И.М. Коагуляционно-флокуляционные процессы в квазиравновесных водных дисперсиях. - Рукопись

Диссертация на соискание ученой степени доктора химических наук по специальности 02.00.11 - коллоидная химия, Институт коллоидной химии и химии воды НАН Украины, Киев, 2002.