Плазмоинициируемые окислительно-восстановительные процессы в растворах неорганических электролитов

• Автор: Кузьмичева, Людмила Алексеевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 132 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРИМЕНЕНИЙ СИСТЕМЫ ПЛАЗМА РАСТВОР 7 .

1.1 Общая характеристика процессов в неравновесной плазме

атмосферного давления

1.1.1 Природа активационных процессов в плазменнорастворной системе

1.1.2 Важнейшие свойства исходных активных частиц, продуцируемых под действием разрядов атмосферного давления

1.1.3 Выходы первичных активных частиц при плазменной обработке растворов.

1.1.4 Генерация пероксида водорода в растворах под действием газовых разрядов

1.1.5 Разрушение пероксида водорода в водных растворах под

действием газового разряда.

1.2 Окислительновосстановительные процессы, инициируемые
газовым разрядом в водных растворах неорганических соединений
1.2.1 Процессы окисления неорганических соединений.
1.2.2 Процессы восстановления неорганических соединений
1.3 Изменение кислотности и электропроводности растворов под
действием плазменной обработки.
Глава 2. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1 Разрядные ячейки и способы возбуждения тлеющего разряда атмосферного давления с электролитным электродом
2.2 Исследование образования пероксида водорода
2.3 Спектрофотометрические исследования окисления гексацианоферратаНкалия в гексацианоферратШкалия
2.4 Спектрофотометрические исследования восстановления
перманганата калия.
2.5 Исследование явления постэффекта
2.6 Способы обработки и представления экспериментальных данных Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1 Накопление пероксида водорода под действием тлеющего разряда атмосферного давления
3.1.1 Область слабых токов. Спектрофотометрический метод
3.1.2 Область сильных токов. Метод титрования.
3.2 Окислительновосстановительные процессы, инициируемые тлеющим разрядом в растворах неорганических электролитов.
ц 3.2.1 Процессы окисления.
3.2.2 Процессы восстановления.
3.2.3 Восстановление перманганата калия.
3.2.4 Окисление гексацианоферратаИкалия.
3.3 Изменение кислотности и электропроводности растворов под действием тлеющего разряда атмосферного давления.
3.3.1 Изменение кислотности и электропроводности дистиллированной воды.
3.3.2 Изменение кислотности в растворах инертных электролитов
3.3.3 Изменение кислотности при инициировании разрядом
1 окислительновосстановительных процессов в растворах.
3.4 Постэффект окислительновосстановительных процессов, инициируемых тлеющим разрядом атмосферного давления
3.5 Кинетическая модель окислительных реакций, инициируемых в
растворах электролитов тлеющим разрядом
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Плазма разряда, замыкающегося на проводящий раствор. Плазма разряда, возникающего в парогазовом промежутке вблизи электродов, погруженных в раствор электролита или в объеме электролитической ячейки. В первых двух случаях возможно использование разных видов разряда. Прежде всего, это тлеющий разряд атмосферного давления. Рис. Виды газового разряда с элекгролитными электродами атлсющий, бдиафрагмснный, вконтактный, гкоронный 1электроды, 2зона плазмы, 3раствор электролита, 4 мешалка, 5кварцевая ампула. Если разряд, создающий контактирующую с раствором плазму, не замыкается на проводящий раствор, его активирующее действие может быть вызвано лишь теми из генерируемых в плазме активных частиц, которые могут достичь поверхности раствора и перейти в него. Реально ими могут быть лишь достаточно устойчивые нейтральные активные частицы, такие как озон и метастабильные возбужденные молекулы. Замыкание разряда на раствор, т. Если в газовой фазе расположен лишь один из электродов, система может иметь общие черты с классической электрохимической ячейкой. Однако в газовой фазе могут быть расположены оба электрода. При этом над поверхностью раствора создается две зоны плазмы, и обе границы раздела фаз металл раствор электролита заменяются на границу плазма раствор. Можно ожидать появление двух факторов, обусловливающих особые свойства плазменнорастворной системы. Оба они связаны с потоком зарядов, инжектируемых из плазмы в раствор. Заряды, инжектируемые из плазмы, отличны от ионов, образующихся в растворах в результате электролитической диссоциации, поэтому можно ожидать их влияния на свойства раствора. Если эти ионы рекомбинируют с противоионами, находящимися в растворе или инжектированными в раствор из второй зоны плазмы, образуются свободные радикалы, т. Если же энергетически предпочтительной является сольватация инжектированных в раствор и термализованных ионов, должно наблюдаться их накопление с изменением состава раствора. На границе между плазмой и раствором возникает скачок потенциала, определяющий энергию заряженных частиц, инжектируемых в раствор. Таким образом, поверхностный слой отрицательно заряженного раствора бомбардируется настолько энергичными ионами, что эффект их действия должен иметь многие черты радиационнохимических процессов. В этом случае на первичных стадиях процесса образуются сольватированныс электроны, радикалы ОН и атомарный водород. Вторичным продуктом, генерируемым в такой системе, является пероксид водорода. Естественно, что этот канал воздействия плазмы на растворы электролитов ведет к инициированию и активации протекающих в них химических процессов. В тлеющем разряде высоковольтный электрод располагается над поверхностью раствора, и сам разряд локализован между высоковольтным электродом и поверхностью электролита. Действие разряда приводит к образованию Н ионов из паров воды в газовой фазе, которые бомбардируют поверхность жидкости под влиянием сильного электрического поля. В жидкости они взаимодействуют с молекулами воды, образуя ОН и Н радикалы. ОН есольв Г
Рассмотрим важнейшие свойства первичных активных частиц 2. Радикал ОН главный окислительный продукт в кислой, нейтральной и слабощелочной среде. Значение рК этого равновесия составляет . Константы скорости прямой и обратной реакций известны. Поскольку константа скорости прямой реакции велика 1. Ю лмоль с при с растворенными веществами в разбавленных растворах 3 мольл реагируют ионрадикалы О. В кислой среде радикал ОН является сильным окислителем. Однако при переходе к нейтральной и особенно к щелочной среде его эффективность как окислителя снижается. Присоединение ОН наблюдается для оксида азота, синильной кислоты, галогенид ионов и др. Реакции третьего типа характерны для некоторых водородсодержащих веществ ЫНз. Н от насыщенных соединений. Для ароматических соединений характерно присоединений ОН к бензольному кольцу, причем направление атаки в значительной степени определяется природой заместителей в кольце. Гидратированный электрон сильный восстановитель. Он быстро реагирует со многими веществами.