Химическая активация водных растворов электролитов тлеющим и диафрагменным газовыми разрядами

• Автор: Стройкова, Ирина Константиновна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 153 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Экстремальные физические воздействия в технологических процессах.

1.1. Физикохимические свойства системы плазмарасгвор.

1.1.1. Особетюстн организации плазмегшорастворных систем

1.1.2. Физикохимические свойства тлеющего разряда атмосферного

давления с электролитными электродами

1.1.2.1. Природа тлеющего разряда с электролитным катодом.

1.1.2.2 Влияние плазменной обработки на электропроводность растворовII

1.1.2.3. Химические процессы, инициируемые плазмой в растворе.

1.2. Возможности использования газовых разрядов в процессах обеззараживания растворов и материалов
1.2.1. Введение.
1.2.2. Общая харакгериежка методов стерилизации.
1.2.3. Газовые разряды атмосферного давления
1.2.3.1. Тлеющий разряд атмосферного давления.
1.2.3.2. Барьерный жзоиый разряд.
1.2.3.3. Элсктрогидравличсский удар.
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Схемы экспериментальных установок
2.1.1 Тлеющий газовый разряд
2.1.2. Диафрагмснный газовый разряд.
2.2. Методики эксперимешгов.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Сравнительная характеристика эффективности химической активации
водных растворов электролитов тлеющим и диафрагменным разрядами.
3.1.1. Инициирование окислительновосстановительных процессов с участием
ионов переменной валентности.
3.1.2. Окислительная деструкция водных растворов активных красителей под действием газовых разрядов
3.1.3. Сравнительная оценка стерилизующего действия тлеющего
и диафрагменнош газовых разрядов
3.2. Анализ механизмов воздействия газовых разрядов
на растворы электролитов.
3.2.1. Природа химически активных частиц, образующихся в растворе под
действием газовых разрядов.
3.2.2. Влияние энергии разряда на эффективность протекания химических
процессов в растворе.
3.2.2.1. Факторы, определяющие условия возникновения пробоя
диафрагменного газового разряда.
3.3. Механизм действия диафрагменного газового разряда в растворе.
3.3.1. Развитие ударной волны в зоне диафрагменного газового разряда
3.4 Влияние газоразрядной обработки растворов электролитов на
их кислотность и электропроводность.
3.5. Модель диафрагменного газового разряда атмосферного давленияИЗ
3.5.1. Условия возникновения перегревной неустойчивости.
3.5.2.Механизм возникновения диафрагменного разряда.
3.6. Экспериментальная проверка адекватности модели диафрагменного разряда
3.6.1, Вольтампсрныс характеристики диафрагменного разряда
3.6.2. Электропроводность раствора и критические параметры разряда. .
1ЛЛВА 4. Обеззараживающая обработка растворов электролитов
диафрагменным газовым разрядом переменного тока
4.1. Исследование стерилизующих свойств диафрагменного разряда
переменного тока и напряжения
4.2. Исследование бактерицидных свойств диафрагменного газового разряда.
4.2.1. Последействие газоразрядной активации
4.2.2. Бактерицидное действие растворов, обработанных диафрагменным разрядом
4.3. Исследование характеристик стального проточного модуля
акгиватора периодического действия, используемого для стерилизации растворов
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ


Эффект является стабильным и достигает трех порядков величины. В воде заряд переносят подвижные ионы гидроксоиия и гидроксила. Чтобы увеличить проводимость, нужно увеличить концентрацию ионов в растворе Если предположить, что добавочные ионы это те же ионы гидроксония и или гидроксила т. Опыт показывает, что такое возрастание кислотности действительно наблюдается при плазменной обработке воды. Влияние разных способов плазменной обработки воды и разных типов разряда показано в таблице 1. Таблица 1. Вид разряда Ток т. Растворкатод а. Тлеющий ЗОмА 3 Уменьшается 0. Коронный мкЛ 0 0. Растворанод а. Тлеющий б. Тлеющий ЗОмА 3 Уменьшается 0. Коронный мкЛ 0 Не изменяется 0. Очевидным объяснением наблюдаемых эффектов возрастания проводимости и кислотности виды под действием плазменной обработки является образование оксидов азота
в зоне плазмы разряд осуществлялся в воздухе с последующим их растворением в водс, . Однако, как следует из данных таблицы 1. Хорошо известный синтез пероксида водорода под действием плазмы также не может объяснить результаты наблюдений, поскольку максимально возможное значение в этом случае не превышает 5. Возрастание проводимости и кислотности дистиллированной воды наблюдалось также под действием электрического поля, не приводящего к зажиганию разряда, причем, как и в случае плазменного воздействия, эффект более силен при положительной полярносги расположенного в газовой фазе электрода . Объем исследований химических превращений в растворах, инициируемых различными видами г азового разряда, достаточно велик. В то же время, анализ всей совокупности подчас разрозненных данных весьма сложен, тем более, что условия экспериментов разных авторов сильно различны и не всегда в деталях известны. Процессы восстановления, инициируемые плазмой в растворах, исследованы гораздо меньше, чем окислительные процессы. Наиболее систематические данные получены еще в исследованиях Клеменка . Исследовалось осаждение металлов из растворов и восстановление ряда соединений. Во всех исследованных случаях осаждения металлов и восстановления следующих соединений РеС1ь НСЮ3, НВгОз. ИСЮз, НЫОз не было найдено ни одного процесса, выходящего за пределы закона Фарадея. Металлы, как правило, осаждаются в виде оксидов . Восстановление хлората калия в нейтральном растворе идет до хлоридионов Восстановление КВгОз идет очень эффективно уже в нейтральном растворе, примерно так же, как в кислом растворе восстанавливаются хлораты. В условиях обычного электролиза восстановление перхлортюй кислоты НСЮз не идет. Действие тлеющего разряда приводит к восстановлению перхлорной кислоты, причем степень восстановления зависит от концентрации. Найденное в цитируемой работе соотношение восстановительных процессов в классическом электролизе и в условиях плазменной активации показано в табл. Таблица . Процессы окисления. Как покачано в работе , раствор I во время электролиза анод в газовой фазе окрашивается в желтозеленый цвет. Окраска раствора исчезает после прекращения электролиза. Замечено газовыдеяение. В охлаждаемой ловушке за ячейкой обнаруживается небольшое количество диоксида хлора. Свободный хлор в электролите не обнаружен. Эта данные позволяют предположить, что в описанных экспериментах наблюдалось частичное окисление хлорид ионов до кислородных соединений хлора В случае соляной кислоты не обнаружено ни хлорной, ни перхлорной кислот, а только пероксид водорода. В работах А. Хиклинга и Дж. Линакрс а также А. Деиаро и А. Хиклинга исследовалось окисление , Условия эксперимента в первой из этих работ окисление сульфата железа представлены в таблице 1. Таблица 1. Условия эксперимента в рабочих А Хиклинга и Дж. Расстояние от анода до поверхности раствора, мм 1. Концентрация сульфата железа, моль л 0. Температура раствора. По мнению авторов, большинство полученных ими экспериментальных результатов могут быть объяснены тем, что первичным окислительным аплетом является радикал ОН. Действие инертных солей сульфаты калия, натрия, аммония, магния, цинка, алюминия.