УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОКРИСТАЛЛОВ МАГГЕМИТА

2
3
Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для получения микрокристаллов высокодисперсного оксида железа в форме маггемита (γ-FeO) электрохимическим способом при комнатной температуре и атмосферном давлении, которые могут быть использованы в качестве основы для композиционных материалов, в частности, обладающих значительной удельной поверхностью и ярко выраженными ферромагнитными свойствами порошкообразных сорбентов, отделяемых под действием магнитного поля.
В природе маггемит встречается в виде микроскопических выражений в продуктах окисления магнетита. Микрокристаллы маггемита представляют собой порошок черного цвета, являющийся ферромагнитным материалом, в котором наблюдается высокий уровень остаточной намагниченности.
+3
2
3
Микрокристаллы маггемита обладают упорядоченной структурой, в которой ионы Fe образуют тетраэдрическую кристаллическую решетку. При нагревании маггемит теряет свои ферромагнитные свойства и превращается в гематит (α-FeO). Температура, при которой происходит переход оксида железа из β- в α-форму, составляет 300-400°C. Ее величина зависит от размера кристаллов маггемита и содержания в них химически связанной воды.
3
3
Известен способ получения обладающих ферромагнитными свойствами кристаллов маггемита из водного раствора хлорида железа FeCl путем осаждения гидроксида железа Fe(OH) при добавлении щелочи NaOH в присутствии полиэтиленгликоля как стабилизатора с последующим отделением образовавшегося осадка его высушиванием и прокаливанием в течение нескольких часов [1] (CN 1789146 A; СА 145:179474 (2006)).
Недостатком данного способа являются сложность процесса получения маггемита, его многостадийность (стадии: получение осадка; его высушивание; прокаливание при высокой температуре), необходимость высокотемпературной обработки.
Задачей изобретения является создание конструкции устройства, позволяющей значительно упростить процесс получения микрокристаллов маггемита и провести этот процесс при комнатной температуре и атмосферном давлении.
Для решения указанной задачи устройство, содержащее ванну с электролитом (40%-ный водный раствор гидроксида натрия), снабженную пластинчатыми железными электродами (катодом и анодом), подключенными к источнику постоянного тока, дополнительно оснащается постоянным магнитом, монтируемым на железном пластинчатом катоде, охладительным узлом и датчиком температуры.
На фиг. 1 представлена конструктивная схема устройства для получения микрокристаллов маггемита.
Устройство содержит: ванну с электролитом 1, снабженную пластинчатыми железными электродами, растворимым анодом 2 и катодом 3, подключенными к источнику постоянного тока 4. Устройство дополнительно оснащается постоянным магнитом 5, монтируемым на железном пластинчатом катоде 3, охлаждающим узлом 7, предназначенным для охлаждения электролита, и датчиком температуры 8.
Устройство работает следующим образом.
Положительный электрический потенциал от источника постоянного тока 4 подводится к железному пластинчатому аноду 2, а отрицательный потенциал - к железному пластинчатому катоду 3. Под действием электрического тока, проходящего через объем электролита в ванне 1, происходит электрохимическое растворение поверхности железного пластинчатого анода 2. Результат этого электрохимического процесса может быть записан в виде реакции
2
4
Образующийся в объеме электролита феррат натрия NaFeO в результате протекающей на катоде электрохимической реакции восстанавливается до маггемита
Магнитное поле постоянного магнита 5, закрепленного на пластинчатом катоде 5, удерживает образующиеся микрокристаллы маггемита, в результате чего на поверхности катода 3 образуется плотный слой микрокристаллов 6. Температура электролита в течение всего процесса электросинтеза микрокристаллов маггемита контролируется датчиком температуры 8 и поддерживается охладительным узлом 7 на уровне, не превышающем t=45°C.
По окончании процесса электросинтеза микрокристаллов маггемита источник постоянного тока 4 отключается, пластинчатый катод 3 вынимается из ванны 1, промывается дистиллированной водой, высушивается, после чего с его поверхности снимается слой микрокристаллов маггемита 6.
Источники информации
1. Патент CN 1789146 A: СА 145:179474 (2006).