Окисление органических загрязнителей воды озоном на массивном медном катализаторе

• Автор: Шабалина, Анастасия Валерьевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Метод каталитического озонирования воды

1.1.1 Основные загрязнители воды

1.1.2 Современные технологии обработки воды

1.1.3 Молекулярный озон

1.1.4 Каталитическое озонирование

1.1.5 Типы катализаторов

1.1.6 Условия проведения процесса

1.2 Механизм каталитического озонирования воды

Заключение 1 по литературному обзору
1.3 Методы получения оксидных и металлических катализаторов
1.3.1 Микроплазменное окисление
1.3.2 Самораспространяющийся высокотемпературный
синтез
1.3.3 Метод Печини
1.4 Медный катализатор
1.4.1 Высокопористая ячеистая медь
1.4.2 Свойства оксидов меди
1.4.3 Состав растворов, содержащих щавелевую кислоту и
ионы меди II
Заключение II по литературному обзору
ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Приготовление катализаторов
2.1.1 Получение наноструктурированных катализаторов
2.1.2 Получение массивного медного ячеистого
катализатора
2.2 Изучение сорбции модельного соединения
катализаторах
2.3 Методика проведения процесса каталитического
озонирования
2.4 Расчет результатов эксперимента
2.5 Методы изучения медного катализатора
ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Оксидные и металлические катализаторы
3.1.1 Фазовый состав и размер структурных элементов
3.1.2 Активность катализаторов в процессе разложения щавелевой кислоты озоном
3.2 Массивный ячеистый медный катализатор
3.2.1 Оптимизация процесса получения массивной ячеистой
3.2.2 Разложение щавелевой кислоты
3.2.3 Разложение бензойной кислоты и метиленового синего
3.2.4 Стабильность медного катализатора
3.2.5 Влияние условий проведения процесса на его эффективность
3.3 Поведение катализатора в процессе окисления щавелевой кислоты озоном
3.3.1 Сорбционная способность ячеистой меди
3.3.2 Вклад палладия и олова в каталитическую активность ячеистой меди
3.3.3 Влияние количества используемого катализатора
3.3.4 Ресгруктуризация поверхности медного катализатора в процессе озонирования
3.3.5 Термодинамическое обоснование протекания
различных реакций в изучаемой системе
3.3.6 Схемы возможных процессов в системе медный катализаторозонщавелевая кислота
3.3.7 Участие оксида меди II в разложении щавелевой кислоты
3.3.8 Участие ионов меди II в разложении щавелевой
кислоты
3.4 Исследование кинетики процесса разложения щавелевой кислоты озоном в присутствии медного катализатора
ВЫВОДЫ
Список используемой литературы


П, по гранту РФФИТайвань ННСа 1 Создание многокомпонентных металлсодержащих катализаторов для разложения органических загрязнителей методом каталитического озонирования. Диссертация занимает 7 страниц, состоит из 3 глав, содержит рисунков, таблиц и 4 источника литературы. ГЛАВА I. Существование современного общества основано на широкомасштабном производстве, которое и определяет уровень технологии в развитых странах 1. Характерная особенность жизни сегодня это непрерывное внедрение и широкое использование химических веществ во всех сферах деятельности человека. Цена такого процесса увеличение частоты отравлений. В связи с этим в последние годы в большинстве стран мира сложилась так называемая токсическая ситуация. Человечество синтезировало более 7 миллионов новых химических веществ, и их число ежегодно увеличивается на тысяч. Любое здание содержит и выбрасывает в окружающую среду большое количество различных химикатов пластики, сигаретный дым, чистящие моющие средства и вещества, связанные с сжиганием различных материалов, печатью струйных принтеров и ксерокопированием 2. Анализ состояния воды, которая используется для водоснабжения населения, показывает ее существенное ухудшение 3. Это связано с интенсивной хозяйственной деятельностью, в результате которой происходит сброс недостаточно очищенных промышленных и бытовых сточных вод, смыв вод с обработанных ядохимикатами сельскохозяйственных земель и так далее. Сточные воды различных производств, таких как фармацевтические, химические и другие, содержат трудноразлагаемые органические загрязнители в концентрациях, слишком малых для их извлечения с последующим применением, но слишком высоких для их удаления методом биологического окисления. Среди наиболее токсичных соединений, попадающих в сточные воды, надо отметить фенолы. Содержание фенолов в сточных водах может колебаться в широких пределах от 0 до мгл, и обычно наряду с фенолами в них присутствуют другие токсичные соединения роданиды, цианиды. Авторы 2 приводят данные об источниках органических загрязнителей, представленные в таблице 1. Как видно из приведенной таблицы, источниками загрязнителей могут являться не только природные и сточные воды, но также химикаты, применяемые в быту. Идентификация отдельных загрязнителей, присутствующих в воде, и определение их количеств дорогостоящие операции, которые занимают много времени. Кроме того, органические загрязнители, присутствующие в низких концентрациях, сложно идентифицировать и измерить количественно. Поэтому необходима разработка комплексного метода удаления органических загрязнителей, присутствие которых в воде принципиально возможно. На сегодняшний день не существует экономически приемлемых технологий для эффективного и полного удаления загрязнителей, присутствующих в воде 2. Наиболее важными этапами в процессе обработки воды являются окислительные процессы биологические, химические и физические 4. Биологическое окисление является наиболее экономически приемлемым и широко используемым. Однако присутствие токсичных загрязнителей в обрабатываемой воде может сделать применение этого метода невозможным. Термическое разложение химикатов при высокой температуре, хотя и эффективно, но неприемлемо экономически 4. Существующие физикохимические технологии дороги и коммерчески неприемлемы. Более того, в этих процессах загрязнители просто переводятся из одной фазы в другую, чтобы затем быть удаленными из водного раствора. Именно поэтому большой интерес уделяется развитию новых альтернативных методов, основанных на удалении загрязнителей посредством их химического окисления 2. Химическое окисление с использованием таких окислителей как озон, перекись водорода, хлор и другие, в общем, преодолевает перечисленные трудности, хотя в большинстве случаев не всегда приводит к полному очищению воды от загрязняющих веществ. Озон, благодаря его высокой окислительной способности в последнее время привлек пристальное внимание ученых, работающих в области технологии обработки воды 4. Озон не является токсичным окислителем, так как распадается с образованием кислорода, без выделения побочных продуктов в процессе реакции окисления 5.