Анотація до роботи:

Бровін О.Ю. – Активація поверхні відпрацьованих оксидних рутенійово-титанових анодів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2005.

Дисертація присвячена вирішенню науково-практичної задачі – розробки технології активації поверхні відпрацьованих ОРТА композиційним покриттям на основі оксидів кобальту і титану методом термічного розкладання покривного розчину. Розроблено наукові і прикладні основи активації поверхні відпрацьованих ОРТА Со₃О₄/TiO₂-системою. Встановлено фазовий склад оксидного кобальт-титанового шару та оптимальні умови утворення каталітично активних Со₃О₄/TiO₂-систем. Вперше вивчено кінетичні закономірності реакції виділення – іонізації хлору на Со₃О₄/TiO₂(RuO₂/TiO₂)Ti-анодах. Виявлено подібність кінетичних показників процесу на оксидних кобальт-титанових анодах і ОРТА. Досліджено поведінку оксидних кобальт-титанових анодів в умовах процесу електрохімічного синтезу гіпохлориту натрію, встановлена їх висока каталітична активність в широкому діапазоні концентрацій NaCl. Встановлено стійкість Со₃О₄/TiO₂(RuO₂/TiO₂)Ti-анодів в умовах бездіафрагмового електролізу розчинів хлориду натрію. Визначено склад оптимального за стійкістю в умовах електролізу й електропровідністю Со₃О₄/TiO₂-шару. Розроблено технологію активації відпрацьованих ОРТА Со₃О₄/TiO₂-покриттям. Проведено дослідно-промислові випробування, які довели можливість застосування Со₃О₄/TiO₂(RuO₂/TiO₂)Ti-анодів в процесах електросинтезу NaClО і електрохімічного знезаражування води.

В дисертаційній роботі вирішено науково-практичної задачу – розроблено технологію активації поверхні відпрацьованих ОРТА оксидним кобальт-титановим покриттям. Визначено фазовий склад і питомий електричний опір оксидних кобальт-титанових систем. Встановлено кінетичні закономірності реакції розряду-іонізації хлору на Со₃О₄/TiO₂(RuO₂/TiO₂)Ti-анодах. Визначено основні технологічні параметри процесу електрохімічного синтезу гіпохлориту натрію з використанням активованих електродів.

1. На підставі аналізу фізико-хімічних властивостей оксидів неблагородних металів обґрунтовано застосування компонентів композиційного активного шару – оксидів кобальту й титану. Для формування оксидного кобальт-титанового покриття найбільш доцільним є метод термічного розкладання покривного розчину, який дозволяє отримувати компактні оксидні покриття з високою адгезією до основи та варіювати співвідношення компонентів в широкому діапазоні.

2. Встановлено температуру формування оксидних кобальт-титанових покрить з вмістом Co₃O₄ від 16 до 30 %мол. Покриття складається з двох кристалічних фаз різного складу – шпінелі (Co₃O₄) і рутилу (TiO₂). Підвищення вмісту Co₃O₄ поліпшує електропровідність і каталітичну активність покриття стосовно реакції виділення хлору, а підвищення вмісту TiO₂ поліпшує стійкість при електролізі та адгезію до основи.

3. Встановлено, що стадією процесу, що лімітує виділення хлору на Со₃О₄/TiO₂(RuO₂/TiO₂)Ti – аноді в насичених хлором концентрованих хлоридних розчинах, при рН<4 є розряд хлорид-іона. Кінетичні параметри – порядки реакцій за Cl^– (, ), за Cl₂ (, ), коефіцієнт переносу анодного процесу b=0,5 свідчать про однаковий з ОРТА механізм розряду-іонізації хлору.

4. Доведено високу електрохімічну активність і селективність активованих анодів щодо реакції виділення хлору. В концентрованих хлоридних розчинах (більш 2 моль/дм³) вихід за струмом хлору на активованих анодах однаковий з ОРТА, а в розведених розчинах перевищує його на 3-4%.

5. Визначено, що знос покриття є низьким – (1,4 - 1,7)10^-5 г/Агод, що у 10-12 разів менше, ніж знос активного шару на основі індивідуального оксиду кобальту. Стійкість покриття зростає при збільшенні вмісту TiO₂.

6. Обґрунтовано оптимальний за стійкістю в умовах електролізу й електропровідністю склад активного шару, що містить: Co₃O₄ – 25 %мол. (50 %мас.), TiО₂ – 75 %мол. (50 %мас.).

7. Позитивні результати дослідно-промислових випробувань активованих анодів при відбілюванні целюлози (ТОВ “Кронекс-Украина”), електрохімічному знезаражуванні води (ЗАТ “Время” та плавальний басейн спорткомплексу Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”) довели, що вони мають високі технічні й експлуатаційні характеристики. Оксидні кобальт-титанові аноди рекомендовано для застосування в електрохімічному синтезі гіпохлориту натрію в широкому діапазоні концентрацій NaCl і можуть бути використані для створення локальних електрохімічних генераторів розчинів активного хлору.

Публікації автора:

1. Горбачев А.К., Тульский Г.Г., Бровин А.Ю., Куликова Т.П., Ивченко Ю.Н. Активация поверхности отработанного ОРТА оксидами кобальта // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. – 2000. - Вып. 105. – С. 55-58.

Здобувачем запропоновано для активації відпрацьованих ОРТА використання активного покриття, що містить Со₃О₄ і TiO₂, з’ясована анодна поведінка Со₃О₄/TiO₂ – активного шару.

2. Горбачев А.К., Тульский Г.Г., Бровин А.Ю., Куликова Т.П. Влияние различных факторов на электрохимический синтез дезинфицирующих растворов гипохлорита // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. – 2000. - Вып. 115. – С. 43-46.

Здобувачем встановлено вплив концентрації хлориду натрію, гіпохлориту натрію та тривалості процесу на сумарні та парціальні анодні процеси на оксидно металевих анодах.

3. Горбачев А.К., Тульский Г.Г., Бровин А.Ю., Куликова Т.П. Влияние методики нанесения активного слоя на анодное поведение оксиднокобальтовых титановых анодов // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». – Харків: НТУ «ХПІ». – 2001. - №. 23. – С. 81-84.

Здобувачем проведено аналіз впливу попередньої обробки титанової основи на виникнення перехідного опору на межі активний оксидний шар – титанова основа. Обґрунтовано використання відпрацьованих ОРТА в якості основи для нанесення активного оксидного покриття.

4. Горбачев А.К., Бровин А.Ю., Тульский Г.Г., Куликова Т.П. Исследования и расчет кинетических параметров электролиза хлоридных растворов на оксиднокобальтовых титановых анодах // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». – Харків: НТУ «ХПІ». – 2002. - №. 9. – С. 23-26.

Здобувачем досліджено кінетику анодного процесу на Со₃О₄/TiO₂(RuO₂/TiO₂)Ti – аноді в хлоридних розчинах, розраховано граничні струми катодного відновлення гіпохлориту натрію.

5. Бровин А.Ю., Горбачев А.К., Тульский Г.Г., Куликова Т.П. Поведение Со₃О₄/TiO₂(RuO₂/TiO₂)Ti - электродов в хлоридных растворах // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». – Харків: НТУ «ХПІ». – 2002. - №. 17. – С. 71-74.

Здобувачем досліджено плив рН на перебіг реакцій, що відбуваються на поверхні Со₃О₄/TiO₂-шару. Вивчено перебіг процесів, що мають місце в інтервалі потенціалів від 0,6В до 1,3В.

6. Горбачев А.К., Тульский Г.Г., Бровин А.Ю., Куликова Т.П. Влияние анодного материала на процессы электрохимического синтеза растворов гипохлорита натрия // Вопросы химии и химической технологии. – Днепропетровск: УГХТУ – 2003 г. – № 1. – С. 112-116.

Здобувачем досліджено процес електрохімічного синтезу гіпохлориту натрію з використанням різних анодних матеріалів.

7. Бровин А.Ю., Тульский Г.Г., Горбачев А.К., Куликова Т.П., Муратова Е.Н. Кинетика хлорной реакции на оксидных кобальт-титановых анодах // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». – Харків: НТУ «ХПІ». – 2003. - №. 13. – С. 29-32.

Здобувачем досліджено кінетичні закономірності процесі розряду-іонізації хлору з хлоридних і хлоридно-сульфатних розчинів. Встановлено вплив на швидкість процесу концентрації хлориду і розчиненого хлору.

8. Горбачев А.К., Тульский Г.Г., Бровин А.Ю., Муратова Е.Н. Расчет предельных диффузионных плотностей тока хлорной реакции в разбавленных растворах // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». – Харків: НТУ «ХПІ». – 2004. - №. 13. – С. 85-88.

Здобувачем встановлені залежності граничних дифузійних густин струму від концентрації хлориду у розчині, матеріалу електроду і швидкості обертового електроду. Визначені потенціали граничних густин струму.

9. Тульський Г.Г., Бровін О.Ю., Горбачов А.К., Гармаш В.В. Електролізна установка. Одержання розчинів гіпохлориту натрію для обробки води. // Хімічна промисловість України. – Київ: ДІА. – 2004. – №. 4. – С.53 – 55.

Здобувачем проаналізовано результати експлуатації і модернізації електролізної установки “ЭН 25” для електросинтезу розчинів активного хлору. Показана доцільність промислового використання анодів, що отримані активацією поверхні відпрацьованих ОРТА оксидним кобальт-титановим шаром.

10. Бровин А.Ю., Тульский Г.Г., Горбачев А.К. Кинетика выделения хлора на оксидном кобальт-титановом аноде // Вопросы химии и химической технологии. – Днепропетровск: УГХТУ – 2005 г. – № 2. – С. 181-184.

Здобувачем проаналізовано перебіг анодного процесу на оксидному кобальт-титановому електроді. Визначено порядки анодного і катодного процесу з Cl^– і Cl₂. Запропоновано ймовірну стадійну схему реакції виділення хлору.

11. Бровин А.Ю., Тульская Е.Я. Использование оксидных кобальт-титановых анодов в процессах получения водных растворов гипохлорита натрия // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». – Харків: НТУ «ХПІ». – 2005. - №. 15. – С. 39-42.

Здобувачем визначені процеси в яких використання активованих ОРТА є доцільним.

12. Тульский Г.Г., Бровин А.Ю., Муратова Е.Н. Малоизнашиваемые аноды на основе оксидов неблагородных металлов для электролиза хлоридных и сульфатных растворов // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». – Харків: НТУ «ХПІ». – 2005. - №. 16. – С. 146-149.

Здобувачем обгрунтовано та експериментально доведено перспективність застосування запропонованих електродів для електрохімічного синтезу гіпохлориту натрію.

13. Деклараційній Пат. 7072 Україна, 7С25В11/10. Склад активного шару металоксидного електрода для електролізу розчинів хлоридів: МКМ⁶ С25В11/10, Бровін О.Ю., Тульский Г.Г., Горбачов А.К., Байрачний В.Б., № 20040705692. Заявл. 12.07.2004, Опубл. 15.06.2005, Бюл. №6.

Здобувачем обгрунтовано та експериментально доведено доцільність застосування оксидного кобальт-титанового шару в якості активного покриття малозношуваних анодів для електролізу розчинів хлориду натрію.

14. Горбачов А.К., Тульский Г.Г., Бровін О.Ю. Кінетика анодних процесів на оксидно-кобальтових титанових електродах та їхня корозійна поведінка при електролізі водних розчинів хлориду натрію // Вісник Львівського університету. – Львів: ЛНУ. – 2002. –Вип. 9. – Ч.1. – С. 200 – 202.

Здобувачем досліджено кінетику суміщених анодних процесів при електролізі водних розчинів хлориду натрію.

15. Байрачный Б.И., Тульский Г.Г., Байрачный В.Б., Бровин А.Ю. Физико-химические свойства сложных оксидно-кобальтовых систем // Украинский химический журнал. – Киев. – 2004. – т. 70. – № 11. – С. 53-58.

Досліджено каталітичну і електрокаталітичну активність оксидного кобальт-титановго покриття.

16. Бровин А.Ю., Тульский Г.Г. Исследование процесса получения активного слоя оксидных кобальт-титановых анодов // Тези доповідей відкритої Всеукраїнської конференції молодих вчених та науковців “Сучасні питання матеріалознавства". – Харків:”Iнститут монокристалів”. – 2003. – С. 20.

Здобувачем досліджено процес термічного розкладання покривних розчинів, що містять нітрат кобальту (II) і хлорид титану (IV).