Розклад озону закріпленими на кремнеземах гексаметилентетраміном, оксиальдімінами та їх комплексами з 3d-металами - Автореферат

Національна академія наук україни фізико-хімічний інститут ім. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наукОзон, як сильний окисник, широко використовується в різних технологіях, у тому числі, для очистки стічних вод і повітря, особливо від важковидаляємих органічних сполук, а також в органічному синтезі і при одержанні комплексних сполук з високим ступенем окиснення центрального атома. Крім того, озон є надзвичайно токсичною газоподібною речовиною, що вимагає вирішення проблем захисту навколишнього середовища та людини. Аналіз сучасного стану проблеми показав, що відсутні систематичні дослідження з установлення факторів, що впливають на кінетичні та стехіометричні параметри реакції розкладу озону закріпленими на оксидних носіях органічними реагентами - відновниками, що виступають також у якості лігандів у металокомплексних сполуках - каталізаторах розкладу озону. Встановлення звязку між складом і реакційною здатністю закріплених реагентів-відновників і металокомплексних сполук дозволить цілеспрямовано оптимізувати склад композиції, що забезпечать одночасний розклад озону до необхідних норм санітарної очистки повітря і високий ступінь мінералізації органічних сполук. Встановлено механізм взаємодії озону з ГМТА, який включає стадії ініціювання і промотування радикально-ланцюгового розкладу озону, що дозволяє цілеспрямовано шляхом введення добавок (ОН-, НСО і НСНО) і заміни кислого носія SIO2 на нейтральний Al2O3 істотно підвищити кінетичні та стехіометричні параметри реакції, а також досягти одночасно розкладу озону до санітарних норм і максимального ступеня мінералізації ГМТА.У першому розділі проаналізовано фізико-хімічні властивості озону; узагальнені дані про кінетику і механізми розкладу озону деякими органічними речовинами в присутності комплексів 3d-металів. Константи швидкості реакції першого порядку по озону розраховували на початковому етапі реакції: k1=t-1?ln / , с-1 і на час напівперетворення (t1/2) озону: k1/2=0,69/t1/2, с-1. Розрахунок стехіометричних коефіцієнтів: NL = Qдосл/Qp, характеризує число молей озону, який прореагував, що приходиться на 1 моль реагенту (р = ГМТА, L1-L6); NCH = (Qдосл/QCH)?100%, характеризує ступінь мінералізації реагентів, де QCH визначали з урахуванням реакції повного згоряння вуглеводневої частини молекул ГМТА і L1-L6; NM = Qдосл/QM, характеризує число каталітичних циклів за участю іонів металу (М) у складі відповідних комплексів. 1 видно, що при варіюванні від 0,21?10-6 до 8,4?10-6 моль/л пропорційно зростає початкова швидкість реакції (Wп); значення констант швидкості k1, розрахованих для початкових ділянок, сталі величини, що підтверджує перший порядок реакції по озону на початку реакції; константа k1/2, знайдена за часом напівперетворення О3, не є сталою і приблизно на порядок менше k1. Дослідження динаміки сорбції води і кінетики розкладу озону при різній відносній вологості ОПС показує, що процес розкладу озону припиняється, коли вміст води складає 12,2?10-3 моль/г; за умови МН2О = 2,1?10-3 моль/г досягається стаціонарний розклад озону .У дисертації наведені нові закономірності низькотемпературного розкладу озону закріпленими на кремнеземах реагентами-відновниками (гексаметилентетрамін, оксиальдімінопропіли) і їх комплексними сполуками з Cu(II), Co(II) і Mn(II), на основі яких встановлені кореляції між їхнім складом, будовою і реакційною здатністю, а також отримані композиції, що забезпечують одночасно розклад озону до необхідних норм санітарної очистки повітря і максимальний ступінь мінералізації реагентів-відновників. Встановлено, що кінетичні закономірності розкладу озону закріпленими на кремнеземах ГМТА та оксиальдімінопропілами, а також їх комплексами з Cu(II), Co(II) і Mn(II) носять загальний характер: на початковому етапі кінетика реакції описується рівнянням першого порядку по озону (k1), а на час напівперетворення озону порядок по озону змінюється і k1 ? k1/2; реакція відбувається за радикально-ланцюговим механізмом з генеруванням ОН·-радикалів - переносників ланцюга. Встановлено, що молекулярна форма ГМТА, на відміну від протонованої, виявляє більшу активність у реакції розкладу озону. Активність таких комплексів у реакції розкладу озону визначається природою центрального атома і зменшується в ряду Co(II) > Mn(II) » Cu(II).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ