Изучение химии деструкции диметил-метилфосфоната в водородо-кислородных пламенах методом молекулярно-пучковой масс-спектрометрии

• Автор: Ильин, Сергей Борисович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 175 с. : ил.

Содержание

Содержание:
I. Введение
II. Литературный обзор
2.1. Сжигание как метод уничтожения химического оружия и промышленных отходов, содержащих ФОС
2.2. Термическое разложение ФОС
2.3. Горение ФОС в пламенах. Эффекты ингибирования и промотирования пламен добавками ФОС
2.4. Исследование механизма деструкции ФОС в пламенах
2.4.1. Применение масс-спектрометрии для исследований ФОС
2.4.2. Метод молекулярно-пучковой масс-спектрометрии
2.4.3. Метод термопарных исследований
2.4.4. Метод моделирования (механизм Тваровски)
2.4.5. Современное состояние понимания механизма
деструкции ФОС в пламенах (на примере ДММФ)
2.4.6. Метод молекулярно-пучковой масс-спектрометрии
с мягкой ионизацией
2.5. Постановка задачи
III. Методика работы
3.1. Метод молекулярно-пучковой масс-спектрометрии с мягкой ионизацией
3.2. Метод термопарных измерений
3.3. Метод моделирования
IV. Экспериментальные результаты
4.1. Выбор экспериментальных условий. Качественные наблюдения
4.2. Регистрация промежуточных и конечных продуктов
деструкции ДММФ
Содержание
4.3. Идентификация промежуточных и конечных продуктов деструкции ДММФ. Кривые эффективности ионизации
4.4. Профили концентраций промежуточных и конечных продуктов деструкции ДММФ
4.4.1. Расчет мольных долей углеродсодержащих (СО и С02) конечных продуктов деструкции ДММФ в пламени
4.4.2. Расчет мольных долей фосфорсодержащих (РО, Р02,
НОРО, Н0РО2) конечных продуктов деструкции
ДММФ в пламени
4.5. Влияние концентрации добавок ДММФ на температуру водородокислородного пламени разного стехиометрического состава
4.6. Влияние концентрации добавок ДММФ на профили концентраций стабильных (Н2, 02, Н20) и лабильных (Н, О, ОН) соединений водородо-кислородного пламени
V. Моделирование
5.1. Моделирование Н2/02/Аг пламени
5.2. Механизм деструкции ДММФ в Н2/02/Аг пламени
5.2.1. Механизм Тваровски
5.2.2. Механизм Вернера и Кула
5.3. Структура Н2/02/Аг стехиометрического пламени с добавкой ДММФ
5.4. Моделирование промотирующего эффекта
VI. Обсуждение и выводы
VII. Литература
Введение

Введение.
Выбор объекта научного исследования был обусловлен конкретными практическими задачами. Проблема уничтожения химического оружия (ХО) стала особенно актуальной в последнее десятилетие. Для решения этой задачи необходимо тщательное изучение процессов горения фосфорорганических соединений (ФОС), среди которых немало соединений, имеющих сходное строение с фосфорорганическими отравляющими веществами (ФОВ). Одним из таких ФОС, моделирующих зарин (отравляющее вещество нервно-паралитического действия), является диметил метилфосфонат (ДММФ). Разработка модели химического механизма реакций, описывающего деструкцию ДММФ в пламенах позволяет понять механизм деструкции зарина в пламени и на основе этого повышать эффективность деструкции зарина, сокращать количество загрязнителей в выбросах. Обладая специфическими чертами строения (наличие Р-С связи) зарина и являясь его имитатором, ДММФ является также веществом, широко применяемым в промышленности в качестве антипирена для снижения горючести полимеров. Поэтому существует интерес исследовать в ходе экспериментов возможные эффекты ингибирования и/или промотирования Н2/О2/АГ пламени, обнаруженные первоначально в пламенах, допированных триметилфосфатом. Поскольку на момент начала работы полностью отсутствовала какая либо информация о химии деструкции ДММФ в пламени, то целью настоящей работы ставилось достижение понимания механизма деструкции ДММФ в пламенах. Для этого необходимо было исследовать структуру Н2/О2/АГ пламен, допированных ДММФ: получить на основании анализа масс-спектров проб, отобранных из пламени, как можно более полную информацию о промежуточных и конечных продуктах деструкции ДММФ в пламенах и измерить профили концентраций этих соединений в пламени. Второй задачей являлось создание обобщенной кинетической модели механизма химических реакций при деструкции ДММФ
II. Литературный обзор.

получим, что В(Т - Тс) = 0. Так как В 0, то = Тс. Следовательно, при определенном значении параметра Ш2 температуры газа и термопары равны. На следующем рисунке (Рис.2.7.) приведена схема устройства, при помощи которого осуществляется компенсационный метод [142].
Используя данный метод, А.Г.Шмаков [144,145] предложил следующую формулу для оценки поправки на излучение для некаталитического покрытия СегатоЬопс! 569:
АТ = 3.87-1О-10НТ4 , (2.9)
где (1 - диаметр термопары с покрытием [мм].
Самая большая разница между температурами, полученными компенсационным методом и при вычислениях по формуле (2.9), составила 23К в температурном интервале от 400 до 1400К. При температуре выше 1400К вычисления давали более высокую температуру по сравнению с
Рис. 2.7. Схема устройства для измерения температуры температурой, полученной компенсационным методом. Разница составляла около 60К при 1700К. Калибровка термопары с помощью компенсационного метода не применялась к более высоким температурам, учитывая опасность перегорания термопары. Данный метод вычисления температурных поправок принимается автором удовлетворительным и наиболее приемлемым при отсутствии лучшего.
2.4.4. Метод моделирования (механизм Тваровски).
Авторы широко известного учебника по химической кинетике указывают,