В. В. ТАРАСОВ, Л. ВЫОНГ ТХИ, Г. С. ЩЕРБАКОВА

Российский химико-технологический университет им.

НЕГАТИВНЫЕ КАТАЛИТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

ПРИ ОЗОНИРОВАНИИ ВОДЫ

Рассмотрена кинетика реакций распада озона в воде, которые приводят к неконтролируемой потере озона. На действующую концентрацию озона сильно влияет величина pH. При pH > 8 резко повышается растворимость озона в воде. Заметное, но меньшее увеличение растворимости наблюдается и при pH < 2,2. Распад озона представляется в полулогарифмических координатах двумя прямыми с наклонами 3,0 и почти 0. Константа скорости распада озона значительно увеличивается в присутствии ионов Cr (VI) и Fe (III).

Озонирование воды уже нашло широкое применение в процессах водоподготовки, в том числе, и в Москве. Интенсивно разрабатываются методы озонирования сточных вод с целью снижения нагрузки на очистные сооружения органических веществ. Мешает внедрению таких процессов дороговизна озона, усугубляемая нерациональным его расходованием, значительный вклад в который вносят каталитические процессы распада озона. Целью настоящей работы явилось выявление негативных процессов распада озона.

Использовали озон, получаемый в барьерном разряде из кислорода, осушенного на цеолитах, используемых для разделения кислорода и азота. Схема включает компрессор, кислородный концентратор New Life, ротаметр для измерения скорости подачи воздуха, генератор озона ОБ–30, который может синтезировать до 30 г озона в час, прибор марки «Медозон» для измерения концентрации озона, барботер озоново-кислородной смеси и поглотитель озона на гопкалите.

Водную фазу насыщали озоном и немедленно помещали в герметичную кювету спектрометра с целью измерения концентрации озона. Определение констант скорости проводилось путем построения графиков ln (A/A0) = f (t), где A и A0 поглощение света в любое время t и в начале процесса. Измерение величин A проводили на спектрофотометрически.

Качество воды играет важную роль при получении и сохранении озона в водном растворе [1]. Константа скорости распада озона изменяется в следующем ряду: вода деминерализованная – 0,6 · 10-4, вода дистиллированная – 1,3 · 10–4 и вода водопроводная 8 · 10–4 с–1.

Наиболее быстро распадается озон при pH > 8. Константа скорости, близкая к 10–5 с–1, получена при pH ≈ 2,2 – 8,0. Она становится равной ≈ 43 · 10–4 с–1 при pH = 10,2. Рост скорости наблюдается и при pH < 2,2. Это объясняется кислотным и щелочным катализами. Данные процессы необходимо учитывать при создании новых технологий очистки сточных вод.

Константа скорости (Kср, мин–1, рис. 1) существенно уменьшается с увеличением концентрации озона в газовой смеси, а затем становится постоянной. Эту зависимость можно объяснить лишь с учетом процесса ингибирования озоном его же распада. Распад озона представляется в полулогарифмических координатах двумя прямыми с наклонами 3,0 и близком к 0.


При описании влияния примесей на кинетику распада использовали метод малых добавок (Рис.2). Использовались ионы Cr(VI), Fe(III), Al(III), Cu(II), Cd(II), Ni(II), Cl (I), SO42-. Хром был в виде аниона CrO4-2.

Концентрацию CrO4–2 изменяли в диапазоне 0,0001 – 0,001 М а Cl– – в диапазоне 0,001 – 0,003 М. Наблюдается существенное каталитическое влияние этих добавок на скорость распада озона. Важно отметить, что такие анионы и катионы очень часто встречаются в технологических процессах и их присутствием нельзя пренебрегать ни в процессах водоочистки, ни в технологии окисления озоном вообще.

Список литературы

1., , Ткаченко химия озона. М: Изд-во МГУ. 1998. С.480.