Технологія синтезу кисеньвмістних сполук кобальту з використанням контактної нерівноважної низькотемпературної плазми

Abstract

Метою дослідження є аналіз технології синтезу кисневих з’єднань кобальту з використанням контактної нерівноважної низькотемпературної плазми та виявлення напрямків до її подальшого вдосконалення. Об'єктом даного дослідження був процес отримання оксидних частинок кобальту з використанням контактної нерівноважної плазми зниженого тиску при обробці рідкого середовища. Для виявлення особливостей даного процесу з точки зору отримання оксидних порошків проводився технічний аудит. Дослідження проводилося з використанням лабораторного обладнання і програмних модулів пакета HSC Chemistry 5.11. Для знаходження попередніх умов формування міжфазних меж користувалися діаграмами в координатах потенціал Е-pH водного середовища (діаграми Пурбе). Виявлено, що в залежності від початкового стану Co(OH)2 у воді, долі кисню у вмісті осадів може змінюватися. При цьому, додавання перекису водню призводило до зменшення долі гідроокисних з’єднань у осадах. Рентгенографічний аналіз виявив наявність серед сухих осадів CoO, CoOOH, Co3O4, Co(OH)2-β, Co. Розраховано, що розміри частинок лежать в діапазоні 10 - 110 нм. Мікрофотографії підтверджують відповідність цих розрахунків дійсності. На якість осаду впливають такі чинники: щільність струму і концентрація аніонів, температура процесу. Зростання температури збільшує коефіцієнт дифузії, але вимагає більш високої щільності струму для отримання порошку. Виявлено, що зменшення шару рідини сприяє збільшенню виходу оксидних сполук. Результати аналізу дозволяють зробити висновок про те, що при використанні технологій плазмохімічної обробки рідких середовищ для отримання сполук ультра-і нанорозмірного характеру виникає необхідність вибору параметрів, що є оптимальними для даного процесу. Результати аналізу дозволяють зробити висновок про те, дану технологію можна покращити за рахунок контролю вхідного рН розчину; використання відпрацьованого розчину в ємності з вихідним розчином для його підкислення; доопрацювання реакторного блоку з метою проведення обробки розчину в плівковому або близькому до нього режимі; вибору раціональних параметрів сушіння осадуThe purpose of this study is to analyze the technology of the synthesis of oxygen-containing cobalt compounds using contact non-equilibrium low-temperature plasma and identify directions for its further improvement. The object of this study was the process of obtaining oxygen-containing cobalt particles using contact non-equilibrium low-pressure plasma when processing a liquid medium. To identify the features of this process from the point of view of obtaining oxide powders, a technical audit was conducted. The study was conducted using laboratory equipment and software modules of the HSC Chemistry 5.11 package. To find the preliminary conditions for the formation of interphase boundaries, we used diagrams in the coordinates of the potential of the E – pH of the aquatic environment (Purbé diagrams). It was found that, depending on the initial state of Co(OH) 2 in water, the fate of oxygen in the precipitation content may vary. At the same time, the addition of hydrogen peroxide led to a decrease in the proportion of hydroxide compounds in the sediments. X-ray analysis revealed the presence of CoO, CoOOH, Co3O4, Co(OH)2-β, Co. among dry precipitation. The nature of the diffraction patterns of cobalt compounds indicates a predominant amount of oxide and hydroxide compounds, the latter being in β-form. It is calculated that the particle size lies in the range of 10 - 110 nm. Micrographs confirm the compliance of these calculations with reality. It is revealed that a decrease in the layer of liquid contributes to an increase in the yield of oxide compounds. The results of the analysis allow us to conclude that when using the technologies of plasma-chemical processing of liquid media to produce compounds of ultra-small and nano-sized nature, it becomes necessary to select parameters. optimal for this process. The results of the analysis allow us to conclude that this technology can be improved by controlling the incoming pH of the solution; the use of the spent solution in the tank with the initial solution for acidification; completion of the reactor block in order to carry out the treatment of the solution in film or close to it; selection of optimal parameters of drying sludge.