Исследование процессов хлорирования и озонирования органических соединений в водной среде методом хроматомасс-спектрометрии

• Автор: Шайдуллина, Гульнара Маратовна
• Шифр специальности: 02.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил.

Содержание.
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ИСТОЧНИКИ ОБРАЗОВАНИЯ ТОКСИЧНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ ПРИ ДЕЗИНФЕКЦИОННОЙ ОБРАБОТКЕ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

1.1. Химические методы дезинфекции воды

. 1.1. Дезинфекция газообразным хлором.

1.1.2. Хлорирование гипохлоритом натрия.

1.1.3. Хлораммонизация

1.1.4. Дезинфекция диоксидом хлора

1.1.5. Озонирование

1.1.6. Комбинированное окисление.

1.2. Органические вещества в природной воде.
1.3. Образование хлорорганнческих продуктов в условиях, моделирующих процесс дезинфекционной обработки воды.
1.3.1. Взаимодействие растворенных в воде природных органических
веществ с хлорсодержащими дезинфицирующими реагентами
1.3.2. Исследование трансформации модельных органических субстратов в условиях водного хлорирования.
1.4. Взаимодействие озона и комбинированных окислителей с растворенными в воде органическими соединениями.
1.4.1. Деструкция природных органических веществ в воде под действием озона и комбинированных окислителей
1.4.2. Трансформация модельных органических субстратов в водной среде при озонировании и комбинированном окислении.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Объекты исследования, реагенты и аппаратура
2.2. Водное хлорирование органических соединений
2.2.1. Определение концентрации активного хлора
2.2.3. Методика водного хлорирования модельных субстратов
2.3. Озонирование органических субстратов в водной среде
2.4. Анализ образующихся продуктов реакции
2.4.1 Пробоподготовка и подбор аналитических параметров
2.4.2. Качественный и количественный хроматомассспектрометрический ГХМС анализ
3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.
3.1. Исследование трансформации модельных органических
субстратов при озонировании в водной среде
3.2 Сравнение реакционной активности хлора и гипохлорита натрия по отношению к структурным фрагментам гуминовых веществ
3.2.1. Исследование трансформации бензильного фрагмента ароматических субстратов при хлорировании в водной среде
3.2.2. Сравнение реакционной активности хлорирующих реагентов при взаимодействии с 1,3дикетона.ми
3.2.3. Воздействие хлора и гипохлорита натрия на непредельные субстраты.
3.2.4. Сравнение активности электрофильного ароматического замещения в условиях водного хлорирования
3.3. Образование хлорсодержащих продуктов при действии хлорирующих реагентов на нефтяные углеводороды в воде
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Кроме того, происходит значительное обогащение воды растворенным кислородом. Стандартный окислительновосстановительный потенциал озона 2,В, а продукта взаимодействия озона с водой гидроксилрадикала 2,8В, что является основной причиной активности озона по отношению к различного рода загрязнителям воды, включая микроорганизмы. Н Н . Окисляющее действие озона может проявляться в следующих формах прямое окисление, окисление радикалами непрямое окисление, озонолиз кратных связей и катализ, который заключается в усилении окислительных свойств кислорода, присутствующего в озонированном воздухе. Термодинамически реакции прямого окисления могут идти до полного окисления, т. Непрямое окисление осуществляется большим числом различных радикалов, образующихся в результате перехода озона из газовой фазы в жидкость. Так как озон быстро разлагается независимо от его процентного содержания в газовой фазе, необходимо его генерировать непосредственно перед применением. Озон является токсичным газом ПДК в воздухе помещений 0, мгм3 и взрывоопасен, если его концентрация в газовой смеси больше . Он плохо растворяется в воде, что делает необходимым конструирование эффективных водоочистных реакторов, и вследствие нестабильности не предотвращает повторное заражение воды в распределительных сетях. Еще одним недостатком данного метода дезинфекции является то, что в результате взаимодействия озона с содержащимися в воде примесями образуются такие токсичные побочные продуты, как формальдегид, бензальдегид и ацетальдегид. Комбинированное окисление. Наиболее эффективным методом очистки воды не только от микроорганизмов, но и от растворенных органических микропримесей является окисление гидроксилрадикалами. Однако, высокая стоимость, технологические трудности при дозировке и контроле ограничивают возможность применения на практике этого метода дезинфекции. В настоящее время ведется активный поиск наиболее экономичных технологических схем, которые позволили бы в ближайшем будущем широко использовать этот метод водоочистки. Гидроксилрадикал может быть генерирован т эйи при совместном использовании некоторых окислителей иили в сочетании с УФ излучением по следующим схемам НгСЙу Н20зЬу ИгСКГс2 и др. В работе исследуется возможность замены УФ излучения на солнечный свет, что значительно упростило бы технологическую схему. Н ОН Н ОН. Г0зН, . Оз Н 2. Одновременно с окислением происходит так же коагуляция гидратированных гидроксикомплексов железа, что способствует выведению из воды различного рода примесей. Представленные методы приводят к образованию i i активного окисляющего агента гидроксилрадикала, стандартный окислительновосстановительный потенциал которого выше потенциала озона и равен 2,8 В. Этим и объясняется исчерпывающее окисление растворенных в воде органических примесей и устранение микроорганизмов. Органические вещества в природной воде. Одним из наиболее распространенных классов природных органических веществ в гидросфере и литосфере являются гумусовые кислоты, а процесс гумификации один из важнейших в биосфере, определяется как свойственный экосистемам процесс образования стойких к биодеструкции веществ из продуктов неполного распада I биополимеров. Главным источником поступления гумусовых кислот в природные воды являются почвы и торфяники, из которых они вымываются дождевыми и болотными водами. Значительная часть гумусовых кислот вносится в водоемы вместе с пылью и образуется непосредственно в водоеме в процессе трансформации живого органического вещества. Гумусовые кислоты в поверхностных водах находятся в растворенном, взвешенном и коллоидном состояниях, соотношения между которыми определяются химическим составом вод, , биологической ситуацией в водоеме и другими факторами . Гумусовые кислоты представляют собой высокомолекулярные, склонные к ассоциации полидисперсиые, полифункциональные природные соединения . В их структуре присутствуют кислородсодержащие фрагменты карбонильные, снольные, хиноидные, лактонные, эфирные, фенольные и спиртовые группы рис.