Magdalena Nowacka
Politechnika Poznańska
Stypendystka projektu pt. „Wsparcie stypendialne dla doktorantów na kierunkach uznanych
za strategiczne z punktu widzenia rozwoju Wielkopolski”, Poddziałanie 8.2.2 Programu
Operacyjnego Kapitał Ludzki
„Charakterystyka elektrokinetyczna i stabilność dyspersji
wybranych układów tlenkowych”
Nadrzędnym aspektem badań realizowanych w ramach rozprawy doktorskiej jest
wnikliwa charakterystyka elektrokinetyczna wybranych tlenków nieorganicznych oraz
współstrąconych układów tlenkowych. Kluczową rolę w prowadzonych badaniach odgrywa
potencjał
elektrokinetyczny
(dzeta)
oraz
gęstość
ładunku
powierzchniowego.
Przeprowadzone analizy wykonane zostały z wykorzystaniem najnowocześniejszych metod
i technik badawczych.
Potencjał dzeta można z powodzeniem zaliczyć do jednego z najważniejszych
parametrów pozwalających
określić
potencjalne
kierunki
aplikacyjne
innowacyjnych
materiałów mogących znaleźć zastosowanie w najnowszych technologiach przemysłowych
i produkcyjnych. Potencjał elektrokinetyczny stanowi kryterium stabilności układów
Znajomością
dyspersyjnych.
wartości
potencjału
dzeta
mogą
być
zainteresowane
różnorodne gałęzie przemysłu znajdujące się w woj. wielkopolskim (takie jak np. przemysł
farbiarski, farmaceutyczny, spożywczy czy kosmetyczny). Pomiary te dostarczają także
ważnych informacji m.in. w biomedycynie i ochronie środowiska. Ponadto, wyznaczenie
wartości potencjału dzeta umożliwia również kontrolę procesów produkcyjnych wpływając
tym samym na ekonomię danego procesu. Pomiary te mogą być zatem z powodzeniem
wykorzystane w celu optymalizacji różnych procesów chemicznych. Pośrednio poprzez
wyznaczenie wartości potencjału dzeta możliwe jest również ograniczenie ilości odpadów
w procesie produkcji, co wpłynie tym samym na ochronę środowiska naturalnego
woj. wielkopolskiego.
We współczesnej nauce oraz w przemyśle obserwuje się nieustający wzrost
zapotrzebowania
na
otrzymywanie
innowacyjnych
materiałów
z
multifunkcjonalną
powierzchnią otrzymywaną przez jej odpowiednią modyfikację. Zrozumienie i ocena granicy
międzyfazowej tego typu zaawansowanych tlenków i współstrąconych układów tlenkowych
jest bardzo ważna przy charakteryzowaniu materiałów odznaczających się konkretnym
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
przeznaczeniem. W wielu przypadkach znajomość takich parametrów jak m.in. gęstość
ładunku powierzchniowego, wielkość oraz kształt cząstek prowadzi do uzyskania cennych
informacji na temat zachowania się tego typu związków w specyficznych układach złożonych
takich jak dyspersje polimerowe czy nieorganiczno-organiczne układy hybrydowe itp.
Dynamiczny rozwój technologii chemicznej prowadzi do rozwoju prac nad syntezą
zaawansowanych materiałów tlenkowych otrzymywanych z udziałem co najmniej dwóch
tlenków. Stąd w ramach prowadzonych badań dokonano charakterystyki elektrokinetycznej
takich współstrąconych układów tlenkowych jak: TiO2-SiO2, MgO-SiO2 czy CuO-SiO2.
Odznaczają się one ściśle określonymi właściwościami, dostosowanymi do potrzeb
konkretnej gałęzi przemysłu. Co więcej obecne na ich powierzchni różnorodne grupy
funkcyjne warunkują efektywność modyfikacji powierzchni. Poprzez funkcjonalizację
powierzchni zwiększają się możliwości użytkowe produktów końcowych. Na uwagę zasługuje
również fakt, że wyznaczone do badań syntetyczne, współstrącone układy tlenkowe nie są
związkami powszechnie wykorzystywanymi w technologii chemicznej. W związku z tym ich
wnikliwa charakterystyka elektrokinetyczna jest bez wątpienia zagadnieniem nowatorskim
oraz wartym przebadania. Zaawansowane współstrącone układy tlenkowe z powodzeniem
spełniają lub mogą spełniać zapotrzebowania dzisiejszego przemysłu. Tego typu związki
nieorganiczne są zatem obiecującymi materiałami dla rozwoju nowych technologii w różnych
gałęziach przemysłu wzbudzając jednocześnie zainteresowanie naukowców w wielu
ośrodkach badawczych na całym świecie. Ponadto do badań elektrokinetycznych
wyznaczono także takie związki nieorganiczne jak: SiO2 oraz TiO2. Na określeniu ich
właściwości elektrokinetycznych oraz możliwości aplikacyjnych skupiają się w dużym stopniu
założenia mojej rozprawy doktorskiej.
Właściwości elektrokinetyczne układów tlenkowych uzależnione są od charakteru
powierzchni badanych materiałów. W związku z tym w toku badań określono wpływ
modyfikacji powierzchni (za pomocą np. wybranych organofunkcyjnych silanów) na zmianę
właściwości
elektrokinetycznych.
Pośrednio
w
celu
potwierdzenia
efektywności
przeprowadzonego procesu funkcjonalizacji wykonane zostały widma FTIR oraz analiza
elementarna badanych próbek. W trakcie badań wyznaczono również potencjał dzeta
pigmentów
otrzymanych
w
wyniku
adsorpcji
wybranych
barwników
organicznych
na powierzchni syntetycznego krzemianu magnezu. Określenie stabilności wodnych
dyspersji związków nieorganicznych ma bardzo duże znaczenie przykładowo podczas
wykorzystania tego typu związków jako wypełnień farb. Dokonano także wnikliwej
charakterystyki elektrokinetycznej mającej na celu określenie wpływu otaczającego cząstkę
medium (pH środowiska, siła jonowa, rodzaj elektrolitu) na jej stabilność elektrokinetyczną.
Zagadnienia realizowane w ramach rozprawy doktorskiej są interdyscyplinarne oraz
mają bardzo duże znaczenie praktyczne i użytkowe w aspekcie rozwoju i wdrażania
nowatorskich i zaawansowanych rozwiązań w województwie wielkopolskim. Wnikliwa
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
charakterystyka elektrokinetyczna wybranych układów tlenkowych pozwala na doskonałe
określenie warunków ich wykorzystania, w momencie zdyspergowania tego typu cząstek
w zdefiniowanych układach wodnych.
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
Download

Charakterystyka elektrokinetyczna i stabilność