Charakterystyka elektrokinetyczna i stabilność
advertisement
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
