Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




20.11.2017


20.11.2017


20.11.2017


17.11.2017


17.11.2017


16.11.2017


16.11.2017


16.11.2017


14.11.2017


14.11.2017





Яндекс.Метрика
         » » Кислотно-основные свойства и адсорбционная способность поверхности при ее обработке высоковольтным коронным разрядом

Кислотно-основные свойства и адсорбционная способность поверхности при ее обработке высоковольтным коронным разрядом

29.03.2016

Ранее отмечалось, что постулированными на сегодня положениями в процессах структурообразования и технологии бетона считаются:
- поверхность должна быть гидрофильной и хорошо смачиваться водой, обеспечивая плотное прилипание цементного теста к заполнителю;
- интенсивность зародышеобразования в процессах гидратации на ранних стадиях структурообразования определяется адсорбционной способностью поверхности;
- скорость появления кристаллических зародышей на поверхности зависит от кристаллографической ориентации этой поверхности.
При рассмотрении адсорбционных процессов, где особое место отводится поверхности, всегда делается основной акцент на роль поверхностно-активных центров. Адсорбционная способность поверхности заполнителей зависит от их кислотноосновных свойств, т. е. наличия на ней гидроксильных групп, способных к обменной адсорбции с кислой или основными компонентами вяжущих.
В данном подразделе учебного пособия приведены результаты по изменению свойств поверхности от воздействия высоковольтного коронного разряда положительной и отрицательной полярности.
В качестве объектов обработки приняты модельный материал (чистый кварц Карельского месторождения) и природный песок Вознесенского месторождения размером фракции 0,25-0,60 мм. Обработку коронным разрядом осуществляли при амплитуде высокого напряжения на рабочем (коронирующем) проводнике, равной 90 кВ. Для изучения поверхностных свойств использована методика определения рН-изоэлектрического состояния.
Водородный показатель изоэлектрического состояния характеризует среднюю силу кислотно-основных центров поверхности. Данный метод основан на гидролитической адсорбции эталонных растворов, представляющей собой обмен ионов в двойном электрическом слое, возникающем на границе твердое тело - водный раствор, и предложен впервые Л.Г. Майдановской с сотрудниками применительно к исследованию состояния поверхности катализаторов. Этот метод принят за основу в исследованиях свойств при ее обработке высоковольтным коронным разрядом.
Определение рН-изосостояния проводилось из водного раствора (эталонного) KCl с добавками HCl и KOH с исходными значениями pH растворов от 1 до 12. Навески подготовленного материала по 2 г помещали в девять адсорбционных колб и заливали 25 мл соответствующего эталонного раствора, pH которого предварительно измеряли. Пробы встряхивали в течение 2 ч для установления адсорбционного равновесия. Измерение pH после адсорбции проводили из раствора, взятого над осадком после отстаивания. Затем находилось значение ΔрН = pH - рНо для каждой пробы. По результатам измерений строится график зависимости ΔрН = φ(рНо). Точка пересечения кривой с осью pH соответствует величине рН-изоэлектрического состояния поверхности. При таком значении рНо раствора совпадает со средней силой кислотно-основных центров поверхности, и гидролитической адсорбции не происходит (ΔрН = 0). Для определения активности поверхности по отношению к гидрооксиду кальция готовили насыщенный раствор Са(ОН)2 и 18 г подготовленного материала заливали 180 мл этого раствора, встряхивая затем в течение 2 ч для наиболее полного взаимодействия. Затем материал высушивали и определяли рН-изосостояние по указанному выше порядку. О росте активности поверхности к гидрооксиду кальция судили, сравнивая рН-изосостояние поверхности до и после контакта с Ca(OH)2.
Результаты изменения средней силы кислотных центров поверхности кварца и природного песка от воздействия высоковольтным коронным разрядом положительной и отрицательной полярности приведены на рис. 4.1 и 4.2 соответственно. Там же приведены данные по рН-изоэлектрическому состоянию необработанных (контрольных) проб.
Кислотно-основные свойства и адсорбционная способность поверхности при ее обработке высоковольтным коронным разрядом
Кислотно-основные свойства и адсорбционная способность поверхности при ее обработке высоковольтным коронным разрядом

Из приведенных данных рис. 4.1, 4.2 видно, что величина средней силы кислотно-основных центров претерпевает изменения от воздействия высоковольтного коронного разряда. Причем эти изменения зависят от полярности коронирующего высоковольтного электрода и проявляются неоднозначно на исследуемых объектах. Так, обработка поверхности кварца, имеющего исходное pH-изо = 7,0, отрицательной полярностью приводит к проявлению тенденции роста средней силы кислотно-основных центров (pH-изо = 7,2), в то время как при обработке положительной полярностью наблюдается некоторое уменьшение до величины, равной pH-изо = 6,8. При обработке песка высоковольтным коронным разрядом (рис. 4.2) изменение рН-изоэлектрического состояния поверхности адекватно реагирует на различие полярности коронирующего проводника и составляет в обоих случаях pH-изо = 8,0 против 7,6, имеющих место у контрольной пробы.
Результаты исследований адсорбционной активности к ионам Са2+ (активности поверхности от воздействия высоковольтного коронного разряда) представлены на рис. 4.3 и 4.4. Результаты исследований приведены для природного песка с разными условиями состояния поверхности до обработки.
Природный песок, обработанный высоковольтным коронным разрядом отрицательной полярности, более активен (рис. 4.3). Так, pH-изо для данного сухого песка сдвигается в сторону большей основности до величины pH-изо = 9,4 против pH-изо = 8,9 у контрольной пробы. Обработка высоковольтным коронным разрядом положительной полярности сухого песка не приводит к заметным изменения активности (pH-изо = 8,8).
Обработка влажного песка высоковольтным коронным разрядом приводит к существенному повышению активности поверхности (рис. 4.4). Обращает на себя внимание факт роста активности поверхности при воздействии высоковольтным коронным разрядом как отрицательной (рис. 4.4, кривая 3), так и положительной (рис. 4.4, кривая 2) полярности. В большей степени активность проявляется при обработке поверхности высоковольтным коронным разрядом отрицательной полярности. Величина pH-изо равна 9,8 против 8,9 контрольной пробы.
Кислотно-основные свойства и адсорбционная способность поверхности при ее обработке высоковольтным коронным разрядом

Превышением активности поверхности от воздействия высоковольтным коронным разрядом при отрицательной полярности обязан полученный более существенный рост прочности искусственных строительных конгломератов (тяжелого и мелкозернистого бетона) на активированном песке также при отрицательной полярности. Использование песка, обработанного высоковольтным коронным разрядом отрицательной полярности, обеспечило прочность тяжелого бетона 77,5 МПа против 62,5 МПа при использовании песка, обработанного при положительной полярности, при прочих равных условиях.
Кислотно-основные свойства и адсорбционная способность поверхности при ее обработке высоковольтным коронным разрядом

Таким образом, исследованиями установлено регулирование изменений кислотно-основных центров поверхности в технологии высоковольтной активации коронным разрядом твердых тел, которые связаны также с исходным состоянием обрабатываемой поверхности, в первую очередь, со степенью влажности.