Химия и химические технологии/ 7.Неорганическая химия.

К.т.н. Сергеева О.В., д.т.н. Пивоваров А.А, к.т.н. Фролова Л.А., Дубовик Т.Н.

Украинский государственный химико-технологический университет, Украина

Восстановление ионов серебра из водного раствора путем его плазмохимической обработки.

В последнее время актуальной становится проблема получения соединений различных металлов, в том числе и серебра с контролируемой размерностью. Известны различные методы, наиболее известными из которых являются гель-золь извлечение, электровзрывной, помол с помощью шаровых мельниц, напыление в струе плазмы и т.д.[1-4].

Достаточно широко известен метод радиационно-химического восстановления (или окисления) ионов металлов в водных растворах, которое осуществляется ионными и радикальными частицами, генерируемыми под действием ионизирующего излучения [5]. При этом радиационно-химическое восстановление многих ионов металлов в водных растворах в присутствии стабилизаторов приводит к образованию золей металла.

В данной работе нами исследовалась восстановление ионов серебра с использованием контактной неравновесной плазмы, когда наблюдается процесс «электрорадиолиза»[1].

Методика проведения эксперимента. В качестве объектов исследования использовался модельный раствор AgNO₃. Процесс обработки проводился в лабораторной установке, включающей в себя реактор с рубашкой водяного охлаждения (рис.2), с расположенным в верхней (газовой) части анодом и катодом, погруженным в раствор. В реакторе поддерживалось давление порядка 10-20 кПа. Расстояние между анодом и поверхностью жидкости не превышало 7 мм. Образующийся в результате пробоя столб плазмы ( рис.1) является инструментом обработки.

Рис.1. Столб контактной неравновесной плазмы при различном освещении

Процесс обработки начинается после откачки газовой фазы до 15-20 кПа. Далее подается напряжение на электроды и по достижении пробоя и возникновении я плазменного столба начинается процесс плазмохимической обработки. На рис. 2 представлен процесс обработки модельного раствора Ag NO₃, с содержанием серебра 20 мг/л. Время обработки составило 120с. Сила тока 120 мА. Как видно из рис.2. процесс начинается сразу после пробоя, с образования темных частиц серебра на границе раздела фаз газ-жидкость. В дальнейшем они распределяются по всему объему реактора, продолжая реагировать с активными частицами и радикалами, образуя более тяжелую фракцию, которая оседает на дне реактора.

Рис.2. Процесс плазмохимической обработки модельного раствора AgNO₃ с 0,1с до 120с.

Визуальное наблюдение за системой дает предварительные и общие закономерности относительной устойчивости исследуемой дисперсии. Может быть зафиксировано изменения окраски системы и/или образования осадка в ней. Для частиц серебря цвет систем от красного (желто-коричневого) меняется до серого и даже черного. При этом более крупные частицы окрашены в черный цвет, а более мелкие в светло-коричневый. Регулирование продолжительности обработки, кислотности раствора, добавление органических микродобавок позволяет контролировать размерность образующихся частиц, как по отдельности для каждого варианта, так и путем их комбинирования.

Литература:

1. О.В.Поляков, А.М.Бадалян, Л.Ф.Бахтурова. Плазменный электрорадиолиз водных растворов // Химия высоких энергий. –2003. Т. 37.– № 5. – С. 367.

2. Кузьмина Л.Н. Получение наночастиц серебра методом химического восстановления/Л.Н.Кузьмина, Н.С.Звиденцова, Л.В Колесников// Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева. – 2007. - Т. XХХ, № 8. – С.7 -12.

3. Сергеев Б.М.. Получение наночастиц серебра в водных растворах полиакриловой кислоты/ Б.М.Сергеев, М.В. Кирюхин, А.Н.Прусов, В.Г Сергеев // Вестник Московского Университета. Серия 2. Химия – 1999. – Т.40, №2. – С. 129-133.

4. Lilia Coronato Courrol A simple method to synthesize silver nanoparticles by photo-reduction/ Lilia Coronato Courrol, Fl´avia Rodrigues de Oliveira Silva, La´ercio Gomes// EPUSP. – 2007. – Vol.18, №6. – Р.12 – 16.

5. Б. Г. Ершов. Наночастицы металлов в водных растворах: :электронные, оптические и каталитические свойства// Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2001, т. XLV, № 3, C.20-30.

6. Пивоваров А.А., Сергеева О.В., Сытник С.В. Влияние добавок низших спиртов на свойства водных растворов, обработанных электрическими разрядами. // Вопросы химии и химической технологии. –2001. –№ 5. –С.74-78.