Влияние рН и размера наночастиц Al2O3 на адсорбцию красителей из водных растворов

На примере промышленных наночастиц Al2O3 со средним размером от 40 до 250 нм проведено исследование влияния значения рН (4, 7, 10), типа красителя, метода синтеза, состава и размера частиц на степень и кинетику адсорбции в водных растворах кислотного (эозина Н) и основного (метиленового голубого) красителей. Показано, что в кислотном красителе на эффективность и кинетику сорбции оказывает значительное влияние рН, размер и состав частиц, в то время как в основном красителе только метод синтеза частиц. Адсорбция на наночастицах Al2O3 в большинстве случаев протекает по механизму, описываемому моделью псевдо-второго порядка.

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………………………. 10
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР …………………………………………………………………… 11
1.1 Наночастицы: классификация и получение …………………………………………………….. 11

1.1.1 Определение и классификация наночастиц …………………………………………………….. 11
1.1.2 Получениенаночастиц Al2O3 ………………………………………………………………………….. 12
1.1.3 Свойства и применение наночастиц Al2O3……………………………………………………… 13
1.2 Адсорбция: определение и методики расчета параметров ……………………………….. 14

1.2.1 Явление адсорбции ………………………………………………………………………………………… 14
1.2.2 Кинетические исследования адсорбции ………………………………………………………….. 15
1.3 Адсорбция красителей нананочастицах Al2O3 ………………………………………………….. 16

1.4 Постановка задачи исследования ……………………………………………………………………… 19

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ……………………………………………………… 20
2.1 Объекты исследования ……………………………………………………………………………………… 20

2.2 Определение морфологии наночастиц ……………………………………………………………… 21

2.3 Определение фазового состава ………………………………………………………………………….. 22

2.4 Определение концентрации красителя …………………………………………………………….. 22

2.5 Выдерживание наночастиц в растворе красителя ……………………………………………. 23

2.6 Изучение кинетики адсорбции ………………………………………………………………………….. 24

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ…………………………………………………. 25
3.1 Характеристика наночастиц …………………………………………………………………………….. 25

3.2 Адсорбционные свойства наночастиц ………………………………………………………………. 26

3.2.1 Влияние типа красителя на эффективность сорбции ……………………………………. 27
3.2.2 Влияние рН на степень извлечения красителей ………………………………………………. 27
3.2.3 Влияние метода синтеза, размера и состава наночастиц на степень извлечения
красителей ……………………………………………………………………………………………………………. 28
3.3 Механизм адсорбции красителей на наночастицах ………………………………………….. 30

3.3.1 Влияние рН и типа красителя на кинетику адсорбции …………………………………… 30
3.3.2 Влияние размера и состава частиц на кинетику адсорбции …………………………… 31
3.4 Выводы по главе ……………………………………………………………………………………………….. 33
ГЛАВА 4. ФИНАНСОВЫЙМЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ …………………………………………………………………………………………. 36
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения …………………. 36

4.1.1 Анализ конкурентных технических решений ………………………………………………….. 36
4.1.2 SWOT-анализ …………………………………………………………………………………………………. 37
4.2 Планирование научно-исследовательских работ ……………………………………………… 39

4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования ……………………………………….. 39
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ и разработка графика
проведения …………………………………………………………………………………………………………….. 40
4.3 Бюджет научно-технического исследования …………………………………………………….. 43

4.3.1 Расчет материальных затрат научно-технического исследования ………………. 43
4.3.2 Расчет амортизации специального оборудования ………………………………………….. 43
4.3.3 Основная заработная плата исполнителей темы ………………………………………….. 44
4.3.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы ……………………………….. 45
4.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) ……………………. 46
4.3.6 Накладные расходы……………………………………………………………………………………….. 47
4.3.7 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта …………. 47
4.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования ………………………………… 47

4.4.1 Интегральный показатель финансовой эффективности научного исследования
4.4.2 Интегральный показатель ресурсоэффективности ………………………………………. 48
4.4.3 Интегральный показатель эффективности вариантов исполнения разработки
4.5 Выводы по разделу ……………………………………………………………………………………………. 49

ГЛАВА 5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ………………………………………………. 52
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ………………… 52

5.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства …………………………. 52
5.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны исследователя … 53
5.2 Производственная безопасность ……………………………………………………………………….. 54

5.2.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать объект
исследования …………………………………………………………………………………………………………. 54
5.2.2 Анализ вредных и опасных факторов……………………………………………………………… 54
5.2.3 Обоснование мероприятий по снижению уровней воздействия опасных и
вредных факторов на исследователя …………………………………………………………………….. 56
5.3 Экологическая безопасность …………………………………………………………………………….. 60

5.3.1 Анализ влияния объекта и процесса исследования на окружающую среду ………. 60
5.3.2 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды ……………………………. 60
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………………………… 61

5.5 Выводы по разделу ……………………………………………………………………………………………. 62

6.СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ …………………………………………………………. 63
7. СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННЫХИСТОЧНИКОВ …………………………………………….. 64
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Результаты рентгенофазового анализа ………………………………….. 70
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Кинетические кривые диффузионных процессов ………………….. 74
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Раздел на английском языке ………………………………………………….. 77