Производительность генератора радикалов определяется суммарным током электрического разряда. Выход радикалов ОН· равен 32 моль/(моль электронов) или 32 радикала на один прошедший в цепи электрон [6]. Для генератора с током разряда 10 мА (мощностью 110 Вт) выход радикалов составляет N0 ~ 3,4х10-6 моль/с. Эффективность вывода радикалов, полученная экспериментально, ~ 1/3. Полный выход активных частиц (радикалы + озон) при разряде на воздухе составляет 150 моль/(моль электронов), однако озон не инициирует цепных реакций и в данном случае не играет решающей роли. Озон нужен в первую очередь для того, чтобы вывести радикалы из реактора. Практически все выведенные из генератора радикалы ОН·, взаимодействуя с органическим веществом, образуют новые радикалы R·, поэтому полагаем, что [R·] = [OH·].
Активные частицы (радикалы и озон) вырабатывались в генераторе под действием холодной плазмы [1]. В этом генераторе между электродами и поверхностью воды зажигался вспышечный коронный электрический разряд. Под действием разряда в парах воды образовывались радикалы и озон. Радикалы, взаимодействуя с озоном, превращаются из одного вида в другой: , сами радикалы не гибнут, на поддержание их «жизни» расходуется озон. Поэтому озоно-гидроксильная смесь может транспортироваться за пределы реактора [1]. Радикалы, образующиеся в области электрического разряда, уносятся из реактора потоком воздуха, всасываемого эжектором. В эжекторе жидкость смешивается с высасываемым из генератора газом, содержащим активные частицы, и после этого сбрасывается обратно в водоём. Эксперименты выполнены для бассейнов объемом 12 л; 40; 8х103 и 5х106 л. Использовался генератор с числом электродов 144, током разряда 10 мА. На электроды подавалось высокое напряжение - 11 кВ.
Экспериментальная часть Установка для инициирования цепной реакции окисления органических примесей в воде представлена на рисунке.
Рис. 1. Блок-схема эксперимента. 1 - генератор холодной плазмы; 2 - эжектор; 3 - бассейн с обрабатываемой жидкостью; 4 - водяной насос.
В данной работе рассмотрена возможность очистки воды путем инициирования цепных реакций с помощью гидроксильных радикалов. Для этого на берегу водоема предполагается установить генератор холодной плазмы, вырабатывающий озоно-гидроксильную смесь. Загрязненная вода забирается с помощью насоса из водоема, обрабатывается озоно-гидроксиль-ной смесью и сбрасывается обратно в водоем. Такая обработка за длительное время позволяет окислить от 20 до 40% органических примесей. Оставшиеся примеси могут легче окисляться в естественных условиях.
Известно, что одним из механизмов самоочищения воды в открытых водоемах являются реакции окисления перекисью водорода. Перекись водорода образуется в открытых системах под действием различных природных процессов, например: при грозе, под действием космического излучения, в различных химических реакциях. Установлено, что концентрация перекиси водорода в природных водах 10-6 - 10-8 моль/л. До 30% перекиси водорода распадается с образованием радикалов. Концентрация радикалов ОН· находится в пределах 10-16 - 10-19 моль/л, концентрация пероксидных радикалов ROO· в морской воде порядка10-10 - 10-11 моль/л [4]. Кинетика и механизм окисления органических веществ, в том числе фенольных соединений, рассмотрены в работе [3]. Были проекты, в которых предлагалось для очистки воды искусственно вырабатывать перекись водорода и сливать ее в водоем.
ОЧИСТКА ВОДЫ В БОЛЬШИХ ВОДОЕМАХ ЗА СЧЕТ ЦЕПНЫХ РЕАКЦИЙ, ИНИЦИИРОВАННЫХ ГИДРОКСИЛЬНЫМИ РАДИКАЛАМИ
ОЧИСТКА ВОДЫ В БОЛЬШИХ ВОДОЕМАХ ЗА СЧЕТ ЦЕПНЫХ РЕАКЦИЙ, ИНИЦИИРОВАННЫХ ГИДРОКСИЛЬНЫМИ РАДИКАЛАМИ - Экологические технологии - Современные наукоемкие технологии
Комментариев нет:
Отправить комментарий