Трансформация паров бензола в воздухе под воздействием барьерного разряда

• Автор: Кайряк, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 11.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 116 с.

СОЖЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
§ ЕЕ Методы очистки отходящих газов различных производств от вредных веществ
§ Е Е Е Традиционные методы очистки
§ Е Е2. Методы химии высоких энергий
§ Е2. Совокупность реакций, протекающих в воздушной плазме барьерного разряда и механизмы, отвечающие за образование и гибель активных частиц
§ ЕЗ. Трансформация органических соединений в барьерном разряде
§ ЕЗ.Е Механизм и продукты полимеризации органических соединений в барьерном разряде
§ Е3.2. Химизм деструкции органических соединений до газообразных продуктов в барьерном разряде
§ 1.4. Цели работы и постановка задач исследования
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
§ 2.1. Описание экспериментальной установки
§ 2.2. Определение концентрации бензола
§ 2.3. Определение концентрации озона
§ 2.4. Определение концентрации оксидов азота
§ 2.5. Определение концентраций газообразных продуктов
деструкции бензола
§ 2.6. Изучение кинетики полимеризации бензола и состава
образующегося полимера
§ 2.7. Хромато-масс спектроскопический анализ продуктов
деструкции бензола в БР
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
§ 3.1. Кинетика трансформации озона и оксидов азота в БР в
воздухе
§ 3.2. Основные закономерности трансформации бензола в
барьерном разряде в воздухе
§ 3.3. Кинетика полимеризации бензола в барьерном разряде
§ 3.4. Идентификация основных газообразных продуктов
деструкции бензола и химизм трансформации бензола в барьерном разряде
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Проблема изменения атмосферы и климата является одной из наиболее важных и наиболее часто обсуждаемых, поскольку уровень возмущения атмосферы превышает допустимый по многим независимым оценкам. Внимание исследователей привлекает проблема воздействия на атмосферу органических веществ разных классов, в частности ароматических соединений. Загрязнение воздуха газообразными углеводородами или парами органических веществ, используемых как в качестве растворителей, так и исходных компонентов и побочных продуктов в органическом синтезе, является неизбежным атрибутом многих химико-технологических процессов. Данная группа соединений оказывает влияние на атмосферный цикл соединений азота, что приводит к образованию целого ряда весьма токсичных соединений, в частности пероксиацетил-нитратов (ПАН) [Г].
Выбор бензола в качестве объекта исследования объясняется тем, что во-первых, он является простейшим представителем своего гомологического ряда, во-вторых, относится к летучим органическим соединениям (ЛОС), использование которых, ограниченно международным соглашением [2].
Для уменьшения уровня воздействия на нижние слои атмосферы летучими органическими соединениями в настоящее время применяют довольно эффективные методы, такие как адсорбция, абсорбция, термическое и термокаталитическое окисление, биологические методы очистки. Однако этим методам присущ ряд недостатков [3,4].
Пятая Международная конференция по новым окислительным технологиям для сохранения воды и воздуха, состоявшаяся с 24 по 28 мая 1999 года в г. Альбукерке (США) показала применимость методов химии высоких энергий (к примеру, барьерного разряда (БР)) для очистки газовых выбросов от органических и неорганических соединений [5].
Результаты многочисленных работ по исследованию возможности применения поверхностно-барьерного разряда (ПБР) для защиты атмосферы от выбросов летучих органических соединений показывают как высокую степень

очистки от загрязнителей (90э-99 %), так и её независимость от состава газовых выбросов [5-10]. Экологическое значение данных методов определяется еще и тем, что они применимы при низких концентрациях ЛОС в отходящих газах (0,1-5-10 г/м3).
Недостаточность данных о кинетике и механизмах трансформации органических соединений, включая состав образующихся продуктов, является серьезным препятствием для промышленной реализации данных методов.
Актуальность исследований определяется как необходимостью снижения уровня загрязнения атмосферы парами органических веществ, так и разработкой новых эффективных, энергетически выгодных методов нейтрализации паров органических соединений, содержащихся в отходящих газах промышленных предприятий.

СИ +

НС — СН2СН2СН2СН2СНОО
(1.85)
Диссоциация исходного вещества по наиболее слабой связи С - С или С - Н не может обеспечить сколько-нибудь значительной скорости образования свободных радикалов, так как эти связи достаточно прочны [57].
В газовой фазе при избытке окислителей возможно образование радикалов по бимолекулярной реакции:
ЯН + О,
->Я + НО,
(1.86).

При атмосферном давлении в воздухе в БР большую роль в образовании свободных радикалов могут играть тримолекулярные реакции:
ЯН + О, +НЯ-
->2 Я +Н202
(1.87).
Из теории цепных реакций известно, что свободные радикалы могут образовываться не только в реакции зарождения цепей, но и в результате так называемых реакций вырожденного разветвления цепей, в которых свободные радикалы образуются в результате превращений молекулярных продуктов цепной реакции.
Вырожденно разветвленный характер процессов окисления углеводородов обычно связан с накоплением в системе гидроперекисей, молекулы которых легко распадаются по связи О-О:
ЯООН >Я0 + ОН (1.88),
что приводит к дополнительному зарождению цепей. Также разветвление цепей может происходить при взаимодействии гидроперекисей с исходным углеводородом:
ЯООН + НЯ' >Я0 + Н20 + Я' (1.89).
Хорошо известно, что двойная связь обладает повышенной реакционной способностью. Поэтому следует ожидать участия двойных связей в образовании свободных радикалов.
ЯООН+ >С = С< > > С - С(ОН) < +Я0 (1.90).