Выходные данные
Статус студент 1 курса магистратуры
Организация Ивановский государственный химико-технологический университет
Подсекция Физическая химия III
Метки студент
Использование диэлектрического барьерного разряда для очистки воды от 4-хлоранилина
Ковалева Дарья Сергеевна
Мой вопрос состоит в следующем. Концентрация даже 10 мг/л чрезвычайно высока и вряд ли будет встречаться в воде, которая в основном пользуется население. Будет ли данный метод также эффективно работать для более низких концентраций, скажем 0,1 мг/л?
И что можно сказать про эффективность работы данного метода для других изомеров данного соединения (орто, мета)? Будет ли для них работать лучше или хуже?
Для сточных вод многих химических производств (синтез красителей, пластификаторов, фармацевтических препаратов, пестицидов, полимеров) характерны высокие концентрации анилина и его производных, достигающие величин порядка г/л. Кроме того, столь высокие начальные концентрации п-хлоранилина были выбраны для достижения приемлемой чувствительности определения п-хлоранилина и продуктов его разложения, что необходимо для оценки кинетических параметров процесса окисления (эффективной константы скорости и скорости его окисления). Как показал эксперимент, использование метода ДБР для очистки воды с меньшими начальными концентрациями загрязнителя сопровождается увеличением эффективности разложения (до 100 %).
Что касается второй части вопроса, то ранее нами были проведены исследования по обработке в ДБР многоатомных фенолов с различным расположением ОН-групп (резорцина, пирокатехина и гидрохинона). Было установлено, что положение функциональных групп не оказывает влияния на степень деструкции. Поэтому мы предполагаем, что эффективность деструкции соединений в орто- и мета- положениях будет не ниже 98 %. Эксперимент по исследованию окисления других изомеров в ДБР планируем провести в дальнейшем.
Что такое «эффективная константа скорости»? — по какой методике она определяется и к какой стадии процесса предположительно относится?
Так как плазменная система очень сложна и невозможно оценить вклад всех каналов в деструкцию исходного соединения, то для оценки кинетических параметров используется эффективная константа скорости, которая характеризует брутто-процесс. В нашем случае эффективная константа описывает все каналы деструкции пара-хлоранилина и оценивается по кинетической кривой разложения, когда процесс идет по псевдопервому порядку.
Так и зачем она тогда нужна, такая константа? — это как регрессия, ничего не позволяет прогнозировать. Нет смысла подавать такую работу на нашу секцию, т.к. никакой внятной физхимии не просматривается.
Из того, что представлено в постере, невозможно извлечь никакой кинетики — зависимость от времени практически отсутствует, есть только «хвост». Можете ли Вы прокомментировать, откуда взялись «эффективные константы скорости», приведенные в таблице, и как определялся энергетический выход («вклад» в Вашей терминологии), если выделение начальных участков невозможно ? Создается впечатление, что использованная методика просто непригодна для кинетических измерений при выбранных параметрах разряда. Не пытались ли Вы проводить эксперимент при меньшей мощности разряда — может быть, при этом удалось бы получить хоть какую-ту кинетику ? Откуда, на Ваш взгляд, берется скачок при небольшом изменении концентрации (от 100 до 150 мг/л), тогда как никакого отличия между 10 и 100 мг/л нет ? Какой смысл Вы придаете выводу о «соизмеримости… энергетических вкладов» для разных соединений — с точностью для порядка величины ? Это как-то связано с механизмом ?
Так как мы использовали диэлектрический барьерный разряд применительно к системам очистки, то нам интереснее было получить максимальный эффект, который характеризуется степенью деструкции и степенью минерализации исходного загрязняющего вещества. Безусловно, установление механизмов и кинетических закономерностей является важной частью работы, поэтому нами были сделаны расчеты эффективных констант скоростей, скоростей процессов и оценка энергетической эффективности процессов окисления.
В диапазоне начальных концентраций п-хлоранилина 10-100 мг/л влияние начальной концентрации на процесс деструкции незначительно, что характеризуют кинетические кривые. То есть можно предположить, что концентрации активных частиц достаточно для деструкции загрязняющего вещества с эффективностью до 99,8 %. Скачок при Сн = 150 мг/л, вероятно, связан с тем, что
а) концентрации окислителей начинает не хватать в системе,
б) начинает сказываться концентрация побочных продуктов (карбоновых кислот).
Расчёт энергетического выхода проводился по формуле:
θ= (υ ∙α ∙1.6 ∙10^−19 ∙Vрз ∙ Na ∙100)/W
где υ – скорость деструкции, моль/(л·с); α – степень разложения, моль/л; W – мощность, вкладываемая в разряд, Вт; Na – число Авогадро; Vрз – объем разрядной зоны, л.
В этой формуле фигурирует скорость процесса деструкции.
В мировой практике скорость принято оценивать двумя способами:
1) υmax = dC/dt
2) при среднем времени жизни молекулы, когда концентрация снижается в е раз.
Именно такие подходы позволяют сравнить эффективность ДБР с другими методами ХВЭ.