Роль поверхности раздела фаз в электропроводности обратномицеллярных систем Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

воды уменьшают их число на внутренней поверхности мицеллы, где эти молекулы были прежде координированы сульфогругшами АОТ. В результате количество молекул НзО в пуле мицеллы возрастает, приводя как к росту интенсивности линии поглощения I, так и к возрастанию б. поскольку при этом также увеличивается число молекул воды, способных к образованию водородных связей. Вместе с тем изменение с концентрацией КС1 интенсивности линии может быть обусловлено и влиянием ионов Кн и СГ на ширину линии поглощения вследствие процесса квадрупольной ЯМ-релаксации. Поэтому изменение количества молекул воды в пуле мицеллы правильнее характеризовать не интенсивностью, а площадью под огибающей сигнала поглощения, рис. 6.

Изменение площади в диапазоне концентраций 0.01 + 0.06 М хорошо описывается экспоненциальной функцией. За пределами этого диапазона в области выше 0.08 - 0.1 М., по-видимому, также возможна вторая экспонента, которая будет располагаться ниже первой. Можно думать, что такая своеобразная периодичность отражает существование в пуле мицеллы двух сортов молекул воды.

Библиографические ссылки

1. Эмсли Дж., Финей Дж., Сатклиф Л. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса высокого разрешения. Т. 1. М.: Мир, 1968. 630 с.

2. Манк В.В., Лебовка Н.И. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса воды в гетерогенных системах. Киев: Наукова Думка, 1988. 204 с.

УДК 546.57:541.15

Д.А. Танасюк, В.Н. Пивкин, А.А. Ревина*, В.И. Ермаков

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва. Россия "Институтэлектрохимии им. А.Н. Фрумкнна Российской академии наук, Москва, Россия

РОЛЬ ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛА ФАЗ В ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ОБРАТНОМИЦЕЛЛЯРНЫХ СИСТЕМ

Electric conductivity process in reverse micellar systems (RMS) includes the stage of charge carriers tunneling through potential barrier on the interface between polar and dielectric phases. This conclusion has been made on our data by electric conductivity of n-heptane/AOT/water and n-heptane/AOT/vvater solutions of Ni(N03)2 RMS and published data by electric conductivity of 11-heptane/AOT and HDEHP (bis(2-ethylhexyl)phosphoric acid) mixture/water solutions ofNaCI RMS.

В настоящей работе на основе собственных данных по ЭП обратномицеллярных систем и-гептан/АОТ/вода, н-гептан/АОТ/водные растворы Ni(N03b и литерагурных данных для систем н-гептан/смесь ПАВ АОТ и HDEHP (бис(2-этилгексил)фосфориая кисло-та)/водные растворы NaCl сделан вывод, что процесс ЭП в ОМС включает в себя стадию

тункелировання носителей наряда через потенциальный барьер на границе раздела полярной и диэлектрической фаз.

В последнее время синтез металлических наночастиц [1 ] осуществляется в полости обратномицеллярных систем [2], где под влиянием различных факторов происходит восстановление ионов металлов до металлического состояния и последующая их агрегация. Важную роль в этом процессе играет структура водной фазы и свойства поверхности, разделяющей основную диэлектрическую фазу и полярную (водную) фазу, в которой протекает процесс восстановления. Одним из удобных методов контроля и изучения этого процесса является кондуктометрия, которая по данным об электропроводности (ЭП) обратномицеллярной системы (ОМС) позволяет получать информацию как о свойствах водного пула обратных мицелл, так и о роли поверхности раздела фаз, регулирующей размерные свойства образующихся металлических наночастиц.

Методика эксперимента. Методика приготовления обратиомицел-лярного описана в работах [2, 3]. Для получения обратных мицелл в качестве ПАВ использовали АОТ - бис(2-этилгексил) сульфосукцинат натрия, а в качестве основной диэлектрической фазы - гептан. Мицеллярные растворы, содержащие ионы №2+, готовили путем введения водного раствора соли N¡(N0.3)2 в раствор АОТ в гептане. Концентрация растворов нитрата никеля составляла 0,01 М и 1,0 М. Электропроводность ОМС измерялась с помощью электронного кондуктометра КЛ-4 при температуре 25°С.

Результаты эксперимента. На рисунке (рис. 1) приведены характерные электропроводности от степени гидратации обратномицеллярных систем с различной концентрацией АОТ. Из рисунка видно, что зависимость ЭП носит экстремальный характер и имеет выраженный максимум в области, значений со ~ 18-5-20. Введение в обратиомицеллярный раствор ионов электролитов приводит к снижению ЭП ОМС, что было отмечено в [4] и ранее отмечалось нами в работе [5] на примере ИаО. Аналогичная зависимость ЭП была получена и для ОМС на основе 0,05 М раствора АОТ в гептане, пул которых содержал водный раствор нитрата никеля концентрации 0,01 и 0,1 М.

Обсуждение результатов. В работе [4] дано качественное объяснение рассматриваемым зависимостям как результату двух некоторых противоположных тенденций. Нами, в свою очередь, было высказано предположение [5] об электронно-дырочном механизме ЭП данных систем. Однако какого-либо количественного описания таких зависимос тей в указанных работах сделано не было, По ряду соображений, которые здесь не приводятся, количественное описание наблюдаемых закономерностей может быть дано с помощью уравнения:

?

= • со ■ ехр

(1)

т

где к и ко- удельные ЭП исследуемой системы (текущее и "начальное" значения) и аналогично для со и со0 - степени гидратации в ОМС. Решая методом наименьших квадратов систему таких уравнений для различных пар значений к и са, можно получить характеристические величины ко и (Оо (см.

таблицу). С использованием этих значений были рассчитаны кривые к = f(íu) для соответствующих ОМС; эти кривые показаны на рис. 1 сплошной линией.

i5 1 MI)"4

U 1 10

Р

5 8 10

? о 10

V &

g 4 10 ^ 2 1СГ

°0 10 20 ?,0 40 50 степень гидратация Рис. 1. Зависимость ЭП ОМС от степени гидратации при различных концентрациях ЛОТ: 1 - 0,05 М; 2 - 0,10 М; 3 - 0,15 М. Точки - эксперимент, сплошные кривые - расчет.

Табл. Значении к„ и о,, исследованных ОМС

Кони. АОТ, моль/л Кц, См/см (ОЦ Конц. Ni(NO))2, моль/л к0, См/см ю„

0,05 б, 1810"7 11,0 0 <5,1810 7 11,0

0,10 í,51-10"6 9,4 0,01 3,12-Ю"7 12,0

0,15 2,98-10 6 8,3 1,0 1,42-10"7 11,8

Как следует из приведенных рисунка и таблицы, эксперимент и расчет удовлетворительно согласуются друг с другом, изменение концентраций АОТ и электролита не отражается на форме рассматриваемых кривых и, следовательно, механизм ЭП ОМС включает в себя стадию, зависящую от свойств обратных мицелл. Такой же вывод следуег и из анализа данных, приведенных в цитированной работе [4], согласно которым для смесей ПАВ АОТ и 1ГОЕНР (бис(2-этилгексил)фосфорная кислота) состава 90%-10%, 70%—30% и 60%-40% значения шо соответственно равны 9,5; 9,0 и 7,0.

Таким образом, в области значений со ~ 5-*-20., т.е. вплоть до начала расслаивания, приведенное выше уравнение удовлетворительно описывает результаты эксперимента. Рассмотрение физического смысла этого уравнения приводит к выводу, что процесс ЭП в ОМС включает в себя стадию туннелирования носителей заряда через потенциальный барьер на границе раздела полярной и диэлектрической фаз, на которой располагаются моле-

кулы ПАВ. Однако этот вопрос является предметом самостоятельного сообщения.

Библиографические ссылки

1. Сергеев Г.Б. Нанохимия. М.: Изд-во МГУ. 2003. 288 с.

2. Егорова Е.М., Ревина А.А. Оптические свойства и размеры наночастиц серебра в мицеллярных растворах. М.: Коллоидный ж-л, 2002. Том 64. № 3. С. 334-345.

3. Докучаев А.Г., Мясоедова Т.Г., Ревина А.А. Изучение влияния различных факторов на образование агрегатов серебра в обратных мицеллах под действием у-излучения. // Ж-л ХВЭ, 1997. Том 31. № 5. С. 353-356.

4. Q. Li, Т. Li and J. Wu. Water solubilization capacity and conductance behaviors of AOT and NaDEHP systems in the presence of additives. // Coll. and Surf. A: Phys.-chem. and Eng. Aspects, 2002. Vol. 197. P. 101-109.

5. Танаиок Д.А., Горностаева C.B., Фенин A.A., Ревина А.А., Ермаков В .И. Электропроводность обратномицеллярных систем.// URL: http://zhurnal.ape. relarn.ru/articles/2006/216.pdf (289882 bytes). (Дата обращения 01.03.2009).

УДК 621.039.322.3

С. А. Марунич, Каунг Хтуг, Э. П.Магомедбеков, Ю. С. Пак, М. Б. Розенкевич, Ю. А. Сахаровский

Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия

ОЧИСТКА ВОЗДУХА ОТ ПАРОВ ТРИТИРОВАННОЙ ВОДЫ МЕТОДОМ ФАЗОВОГО ИЗОТОПНОГО ОБМЕНА В НЕСТАЦИОНАРНЫХ УСЛОВИЯХ

Effectiveness of the air detritiation process by method of phase isotopic exchange of water in the counter-current column has been investigated. Experiments have been done on the non stationary temperature mode with air flow which had the relative humidity less than 100%. The temperature gradient along the column and heat transfer coefficients has been defined. It was shown that investigated regime has been led to reduce of second radioactive waste volume in comparison with the temperature stationary process.

Исследована эффективность очистки воздуха от паров тритированной воды методом фазового изотопного обмена воды в противоточной колонне. Эксперименты проведены в нестационарном температурном режиме работы колонны при подаче в нее воздуха с относительной влажностью меньшей 100%. Изучено изменение температуры воздуха по высоте колонны, получены значения коэффициентов теплопередачи. Показано, что исследованный режим работы колонны, по сравнению со стационарным, приводит к уменьшению количества образующихся вторичных радиоактивных отходов.

Введение. Перспективные планы развития атомной энергетики в России сопряжены с обострением проблемы локализации трития, образование