Анотація до роботи:

Ткаченко Н.Г. Агрегативна стійкість водних суспензій діоксиду титану. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.11 – колоїдна хімія. Інститут біоколоїдної хімії ім. Ф.Д. Овчаренка НАН України, м. Київ, 2006.

У цій роботі обговорені результати комплексних досліджень агрегативної стійкості та електроповерхневих властивостей водних суспензій модифікованого діоксиду титану рутильного типу у присутності у них 1–1-зарядних електролітів (KF, LiCl, KBr, KCl, CsCl і LiF), поліметакрилової кислоти з молярною масою 3510³ г/моль та промислових поверхнево-активних речовин TRITON X–100 і ATLAS G–3300. Властивості водних суспензії діоксиду титану з концентрацією твердої фази 0,03-4,00 г/л вивчали в широкому інтервалі зміни рН середовища та концентрації добавлених речовин.

Вперше показано, що характер зміни агрегативної стійкості водних суспензій діоксиду титану в околі ізоелектричної точки залежить від співвідношення ефектів упорядкування і розупорядкування структури води навколо іонів фонового електроліту. Обґрунтовано, що максимальна стабілізація суспензій діоксиду титану в присутності поліметакрилової кислоти забезпечується в умовах, коли відбувається перехід від слабо іонізованої компактної форми макромолекулярного клубка до сильно іонізованої розгорнутої форми макромолекулярного клубка. Встановлено, що на агрегативну стійкість суспензій діоксиду титану поверхнево-активними речовинами TRITON X–100 або ATLAS G–3300 суттєво впливають вторинні процеси, які відбуваються після взаємодії поверхневих груп з низькомолекулярними компонентами водного середовища, зокрема іонами Н⁺ і ОН^-. Вперше встановлено, що в умовах агрегативної стійкості суспензій форма утворених агрегатів наближається до сферичної, а з пониженням стійкості колоїдних систем – відхиляється від сферичної.

1. Проведено комплексні дослідження зміни агрегативної стійкості та дзета-потенціалу частинок водних суспензій модифікованого ТіО₂ рутильного типу у присутності у них 1–1-зарядних електролітів (KF, LiCl, KBr, KCl, CsCl і LiF), поліметакрилової кислоти з молярною масою 3510³ г/моль та промислових ПАР TRITON X–100 і ATLAS G–3300 та обґрунтовано умови регулювання їхніх властивостей в широкому діапазоні зміни рН і концентрації доданих речовин.

2. Вперше показано, що зміна агрегативної стійкості водних суспензій діоксиду титану в околі ізоелектричної точки залежить від співвідношення ефектів упорядкування і розупорядкування структури води навколо іонів фонового електроліту. Відносне зміщення положення ізоелектричної точки водних суспензій ТіО₂ в присутності галогенідів лужних металів залежить від ступеня зв’язування іонів фонового електроліту з іонізованими поверхневими гідроксильними групами.

3. Вперше показано, що максимальна стабілізація суспензій ТіО₂ у присутності ПМАК забезпечується в умовах, коли відбувається перехід від слабо іонізованої компактної форми макромолекулярного клубка до сильно іонізованої розгорнутої форми макромолекулярного клубка. Встановлено, що із збільшенням концентрації ПМАК ізоелектрична точка в суспензіях ТіО₂ зміщується в сторону менших значень рН у порівнянні з ізоелектричною точкою водних суспензій без ПМАК, а агрегативна стійкість суттєво покращується при досягненні рН 4 для всіх досліджуваних концентрацій ПМАК.

4. Встановлено, що на агрегативну стійкість та дзета-потенціал частинок суспензій ТіО₂ у присутності ПАР TRITON X–100 чи ATLAS G–3300 суттєво впливають вторинні процеси, які відбуваються після взаємодії поверхневих груп з низькомолекулярними компонентами водного середовища, зокрема іонами Н⁺ і ОН^-, а саме: зв’язування молекул ПАР з поверхневими гідроксильними групами з утворенням поверхневих комплексів та латеральна взаємодія вуглеводневих ланцюгів з формуванням надмолекулярних структур на твердій поверхні. Показано, що у забезпеченні агрегативної стійкості суспензій неіонною ПАР TRITON X–100 важливу роль відіграє гідрофобна взаємодія, а іонною ПАР ATLAS G–3300 – переміщення площини j_d-потенціалу в глибину дисперсійного середовища.

5. Запропоновано оцінювати агрегативну стійкість суспензій кількістю первинних частинок у складі агрегатів і показано, що досягнути повного редиспергування агрегатів частинок діоксиду титану до одиничних первинних частинок у досліджуваних середовищах в умовах проведених експериментів не можна. Вперше встановлено, що в умовах агрегативної стійкості суспензій форма утворених агрегатів наближається до сферичної, а з пониженням стійкості колоїдної системи – відхиляється від неї.

Публікації автора:

1. Ткаченко Н., Яремко З., Солтис М., Гаврилів В. Іонізація поліметакрилової кислоти у подвійному електричному шарі на поверхні діоксиду титану // Вісник Львів. ун-ту. Сер. хім. – 2002. – № 42, Ч. 2. – С. 237-240.

2. Soltys M.M., Yaremko Z.M., Tkachenko N.H., Havryliv B.D. Poly(methacrylic acid) adsorption and electrical surface properties of titanium dioxide suspensions // Adsorp. Sci. Technol. – 2002. – Vol. 20, № 7. – P. 633-645.

3. Солтис М.М., Яремко З.М., Ткаченко Н.Г., Гаврилів В.Д., Яцишин М.М. Подвійний електричний шар на поверхні діоксиду титану у водних розчинах поверхнево-активних речовин // Укр. хім. журн. – 2002. – Т. 68, № 10. – С. 91-95.

4. Ткаченко Н., Солтис М., Гаврилів В., Яремко З. Вплив рН середовища на агрегативну стабільність дисперсій діоксиду титану в розчинах поверхнево-активних речовин // Вісник Львів. ун-ту. Сер. хім. – 2002. – № 43. – С. 235-238.

5. Ткаченко Н.Г., Солтис М.М., Яремко З.М., Гаврилів В.Д. Коагуляційна структура осадів мінеральних суспензій у водних розчинах поверхнево-активних речовин // Вопросы химии и химической технологии. – 2003. – № 1. – С. 108-111.

6. Солтис М.М., Яремко З.М., Гаврилів В.Д., Ткаченко Н.Г. Вплив поліметакрилової кислоти на електроповерхневі властивості водних суспензій діоксиду титану // Вопросы химии и химической технологии. – 2004. – № 6. – С. 102-105.

7. Ткаченко Н., Яремко З., Піх А., Беллманн К., Солтис M. Дослідження агрегативної стабільності водних суспензій діоксиду титану методом седиментації у полі відцентрових сил // Вісник Львів. ун-ту. Сер. хім. – 2005. – № 43. – С. 235-238.

8. Tkachenko N.H., Yaremko Z.M., Bellmann C. Effect of 1–1-charged ions on aggregative stability and electrical surface properties of aqueous suspensions of titanium dioxide // Colloids Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. – 2006. – Vol. 279. – P. 10-19.

9. Tkachenko N.H., Yaremko Z.M., Bellmann C., Soltys M.M. Influence of poly(methacrylic acid) on aggregative stability and electrical surface properties of aqueous suspensions of titanium dioxide // Colloids Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. – 2006. – Vol. 279. – P. 149-158.

10. Yaremko Z.M., Tkachenko N.H., Bellmann C., Pich А. Redispergation of TiO₂ Particles in Aqueous Solutions // J. Colloid Interface Sci. – 2006. – Vol. 296. – P. 565-571.

11. Tkachenko N.H., Yaremko Z.M., Bellmann C., Soltys M.M. The influence of ionic and nonionic surfactants on aggregative stability and electrical surface properties of aqueous suspensions of titanium dioxide // J. Colloid Interface Sci. – 2006. – Vol. 299, № 2. – P. 686-695.

12. Солтис М., Яремко З., Гаврилів В., Ткаченко Н. Електроповерхневі властивості суспензій діоксиду титану у розчинах поверхнево-активних речовин // Збірник наукових праць восьмої наукової конференції “Львівські хімічні читання –2001”. – Львів. – 2001. – С. Ф 52.

13. Soltys M.M., Yaremko Z.M., Tkachenko N.H. The interparticle interaction in titanium dioxide suspensions // VI Ukrainian-Polish Symposium “Theoretical and Experimental Studies of Interfacial Phenomena and Their Technological Applications”: Collection of Abstracts. – Odessa. – 2001. – P. 227.

14. Ткаченко Н.Г., Солтис М.М., Яремко З.М., Гаврилів В.Д. Конформаційні перетворення адсорбованих макромолекул поліелектролітів у подвійному електричному шарі // Матеріали міжнародного симпозіуму “Сучасні проблеми фізичної хімії”. – Донецьк. – 2002. – С. 119.

15. Soltys M.M., Tkachenko N.H., Bellmann С., Yaremko Z.M. Aggregative Stability of titanium dioxide in solutions of Polymethacrylic acid // VII Ukrainian-Polish Symposium “Theoretical and Experimental Studies of Interfacial Phenomena and Their Technological Applications”: Program and Proccedings. – Lublin (Poland). – 2003. – P. 251-252.

16. Солтис М., Яремко З., Ткаченко Н., Гаврилів В. Особливості коагуляційної структури покрить, одержаних із багатокомпонентних суспензій // Збірник наукових праць дев’ятої наукової конференції “Львівські хімічні читання –2003”. – Львів. – 2003. – С. Ф 32.

17. Soltys M.M., Yaremko Z.M., Havryliv B.D., Tkachenko N.H. Electric surface properties of aqueous suspensions of titanium dioxide pigment in polymethacrylic acid solutions // VIII Ukrainian-Polish Symposium “Theoretical and Experimental Studies of Interfacial Phenomena and Their Technological Applications”: Book of Abstracts. – Odessa. – 2004. – P. 322-323.

18. Яремко З.М., Ткаченко Н.Г., Беллманн К. Електроповерхневі властивості суспензій діоксиду титану в розчинах галогенідів лужних металів // Матеріали міжнародної конференції “Сучасні проблеми фізичної хімії”. – Донецьк. – 2004. – С. 68.

19. Ткаченко Н., Яремко З., Солтис М. Колоїдно-хімічні властивості водних суспензій діоксиду титану // Збірник наукових праць десятої наукової конференції “Львівські хімічні читання –2005”. – Львів. – 2005. – С. Ф 26.

20. Tkachenko N.H., Soltys M.M., Bellmann С., Yaremko Z.M. Influence of pH value on the adsorption of poly(methactylic acid) on titanium dioxide dispersion // Ninth Ukrainian-Polish Symposium “Theoretical and Experimental Studies of Interfacial Phenomena and Their Technological Applications”: Program and Proccedings. – Sandomierz-Golejw (Poland). – 2005. – P. 304.