ТЕРМОДИНАМИКА ПРОЦЕССА ДЕГИДРОКСИЛАЦИИ СЛЮД
Физическая сущность механизма дегидроксилации, имеющей место при получении композиционных материалов на основе слюд, раскрыта далеко не полностью и требует изучения. Нагрев природной слюды приводит к изменениям, связанным с удалением из межслоевого пространства не только молекулярной воды (дегидратация), но и гидроксильных ионов (дегидроксилация). Закономерности сорбционных явлений, детальные аспекты которых для минеральных слоистых материалов типа мусковита и флогопита рассматриваются в данной работе, определяются равновесием между слюдой и её гидратом. При этом положение равновесия реакций характеризуется величиной константы равновесия и в соответствии уравнением Вант-Гоффа зависит от температуры. Количество гидроксилата, как и количество воды, образующейся из гидроксильных ионов, входящих в структуру алюмо-кремниевых тетраэдров, также является функцией температуры. Функциональная зависимость константы равновесия от температуры k(T) определяется изменением свободной энергии Гиббса ?G, которая, в свою очередь, обуславливает положение равновесия реакции дегидроксилации. Полагается, что каждой данной температуре соответствует одно определенное значение равновесного давления. Скорость протекания реакции выше, при нагреве и снижении парциального давления паров воды, которое может служить одним из контролируемых параметров при изучении кинетики процесса дегидроксилации. Важно, что по величине константы равновесия реакции можно судить о количестве образовавшейся воды и дегидроксилата. В работе показано, что процесс дегидроксилации флогопита происходит при температуре на 180–220?°С выше чем у мусковита. При температурах до 800?°С практически завершается удаление молекулярной воды, а выше 800?°С начинается процесс дегидроксилации и ограничивающей стадией является переход протона от одной гидроксильной группы к другой с образованием воды и ее перенос по тетраэдрическим каналам к кромкам слюды. Для мусковита удаление воды в температурном интервале 700–900?°С происходит в кинетическом режиме, что подтверждается высоким значением величины энергии активации 122 кДж/ моль. Получены температурные зависимости константы скорости дегидроксилации изученных слюд.