Закономерности разложения озона в воде и в водных растворах. Оптимизация окислительных процессов

• Автор: Морозов, Петр Андреевич
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Место защиты: Б.м.
• Количество страниц: 127 с. : ил.

Москва
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Озон и его реакции с водой и растворенными соединениями (литературный обзор)

1.1. Основные свойства озона

1.2. Основные области практического использования озона

1.3. Озон в подготовке питьевой воды

1.4. Растворимость озона в воде и в водных растворах

1.4.1 Растворимость в воде

1.4.2.Растворимость в водных растворах солей и кислот

1.5. Разложение озона в воде

1.5.1. Методики проведения эксперимента

1.5.2. Методики анализа озона
1.6. Кинетика разложения озона
1.6.1. 3 ависимость разложения от pH
1.6.2. Влияние перекиси водорода
1.6.3. Влияние акцепторов радикалов
1.6.4. Порядок реакции разложения озона
1.7.Механизм разложения озона
1.8. Взаимодействие озона с органическими веществами
1.9. Взаимодействие озона с неорганическими соединениями 33 Глава 2. Экспериментальные методы
2.1. Химические реактивы
2.2. Приготовление растворов
2.3. Получение озона и анализ его концентрации в газовой смеси
2.4. Определение концентрации озона, растворенного в воде
2.5. Определение концентрации перекиси водорода
в насыщенных озоном растворах кислот
2.6. Проведение экспериментов по разложению озона в воде
Глава 3. Разложение озона в воде и водных растворах
3.1 .Разложение озона в «чистой» воде
3.1.1. Определение порядка реакции разложения озона
3.1.2. Влияние pH на скорость разложение озона
3.1.3. Влияние температуры на скорость разложения озона
3.2. Образование перекиси водорода при разложении озона
в кислых водных растворах
3.3. Разложение озона в присутствии
ингибиторов цепного процесса
3.3.1. Влияние ионов Н2Р04‘ и Н2Р042"
3.3.2. Разложение озона в присутствии ионов серебра
3.4. Растворимость озона.
Зависимость растворимости от температуры и величины pH
Г лава 4. Оптимизация окислительных процессов
4.1. Моделирование окисления озоном
4.2. Окислительное разложение органических
компонентов жидких радиоактивных отходов
Выводы
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Одной из важнейшей задач, стоящих перед современным обществом, является защита окружающей среды. Ключевой ее составляющей является вопрос водоподготовки и очистки разного рода сточных вод от токсичных соединений. Для его успешного решения широко используется озон. Этот газ является одним их наиболее сильных окислителей, что определяет его привлекательность для применения в различных целях, и в первую очередь, для дезинфекции питьевой воды. Исключительно ценным его свойством является экологическая чистота - способность разлагаться до кислорода, не увеличивая объем и массу обработанной среды. Это очень важно, в частности, при переработке жидких радиоактивных отходов. В ходе разложения озона образуются радикальные продукты, которые в отличие от него, являются неселективными и более эффективными окислителями.
В связи с расширяющимся использованием озона в промышленности, как непосредственно в роли окислительного реагента, так и для решения задач природоохранного характера - для очистки жидких отходов различного состава — особую актуальность приобретает необходимость детального изучения фундаментальных закономерностей взаимодействия озона с водой, а также влияние различных факторов на этот процесс. Полученные знания могут быть использованы для решения практических задач по интенсификации окислительных реакций и оптимизации конкретных технологических процессов очистки водных стоков различного происхождения.
За десятилетия совершенствования оборудования для производства Оз существенно увеличилась его энергетическая эффективность и достижимые концентрации озона, что обусловливает необходимость выбора в качестве объекта исследования водных растворов относительно высококонцентрированного 03. Эволюция представлений о специфике его свойств требует также частичного пересмотра результатов существующих

устойчивостью к озону, чем CN' в свободной форме [104]. Скорости разложения Fe3(CN)6 и CN" различаются в десятки раз, тогда как ионы меди, напротив, являются катализаторами реакции [35], и их использование позволяет многократно ускорить процесс очистки окислительной обработки цианид-содержащих растворов.
Взаимодействие озона с ионами металлов. Ионы переходных металлов могут выступать в качестве катализаторов как самого процесса разложения озона [105, 106], так и реакций взаимодействия с различными веществами [107-109]. Этот эффект имеет определенные перспективы практического применения: разложение озона с образованием атомарного кислорода или гидроксильных радикалов позволяет значительно ускорить разложение устойчивых к озону хлорорганических соединений [107]. Кроме того, использование солей металлов в озонолитических превращениях позволяет изменить механизм процесса: в работе по окислению нитротолуола в присутствии Со2+/Со3+ [109] оно позволило предотвратить разрушение бензойного кольца и осуществить селективное окисление метильной группы с образованием нитробензойной кислоты.
Сходный по природе эффект наблюдается при совместном окислении озоном и солями церия (IV) различных органических соединений [110] и неорганических веществ [111]. В данном случае основным окислителем являются ионы Се4", восстанавливающиеся в ходе реакций до Се3+ и снова окисляемые озоном.
Может наблюдаться и обратный процесс - ингибирование процесса разложения озона: в растворах Fe3+ в присутствии 0,001 М/л Fe(C104)3 время 75%-разложения озона составило 5000 мин против расчетного значения, составляющего 138 мин [45], ионы меди, напротив, оказываются катализаторами распада: в растворе, содержащем 0,001 М Си(СЮ)4 22 и 127 мин. соответственно.