ХИМИЯ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ, 2014, том 48, № 1, с. 82-83
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ ПЛАЗМОХИМИЯ
УДК 537.528+541.15
ОБРАЗОВАНИЕ ФОРМАЛЬДЕГИДА В ВОДНОМ РАСТВОРЕ РАЗРЯДА ПОСТОЯННОГО ТОКА АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ
© 2014 г. Е. С. Бобкова, А. В. Сунгурова
Ивановский государственный химико-технологический университет НИИ термодинамики и кинетики химических процессов 153000, Иваново, просп. Ф. Энгельса, 7 Е-таП: esbobkova@isuct.ru Поступила в редакцию 10.06.2013 г. В окончательном виде 30.08.2013 г.
БО1: 10.7868/80023119714010049
В настоящее время ведутся интенсивные исследования по выявлению возможности деструкции органических соединений, растворенных в воде, с использованием разрядов различных типов. Независимо от типа разряда одним из продуктов деструкции целого ряда органических соединений (фенол, СПАВ, карбоновые кислоты) являются альдегиды и диоксид углерода [1, 2]. В результате воздействия плазмы на воду в ней образуются не только частицы, обладающие высокой окислительной способностью (радикалы ОН), но и частицы, являющиеся хорошими восстановителями (радикалы Н) [3]. Поэтому можно предполагать, что наряду с процессами окислительной деструкции могут протекать процессы восстановления. Целью данной работы была проверка этого предположения с использованием в качестве объекта обработки дистиллированную воду.
Анализы показали, что эта вода имеет рН ~ 6.8, а ее потенциометрическое титрование соляной кислотой обнаруживает наличие гидрокарбонат ионов с концентрацией 16.6 мг/л. То есть кислая среда обусловлена наличием в воде растворенного СО2.
Схема установки описана нами ранее [4]. Разряд постоянного тока атмосферного давления в воздухе возбуждали приложением постоянного напряжения между металлическим анодом и поверхностью раствора. Расстояние анод—поверхность электролита составляло 4 мм. Ток разряда составлял 40 мА. Объем электролита (дистиллированная вода) составлял 80 мл. После определенного времени воздействия разряда раствор анализировали на содержание формальдегида. Для каждого времени использовали свежую порцию раствора.
Концентрацию альдегида измеряли по интенсивности флуоресценции, возбуждаемой в мак-
симуме полосы поглощения с помощью флуори-метра Флуорат-02 (Россия). Люминесцирующим соединением являлся продукт взаимодействия формальдегида с 1,3-циклогександионом в присутствии ионов аммония. Случайную ошибку определяли по 5-ти измерениям с использованием доверительной вероятности 0.95. Величина ошибки не превышала 10%.
На рисунке (кривая 1) представлена кинетика образования формальдегида в воде под действием разряда. При времени обработки до 6 мин наблюдается рост концентрации формальдегида до 0.24 мг/л, затем наблюдается его деструкция, конечным продуктом которой является СО2 и Н2О [5]. Вид кинетической кривой показывает, что идет конкуренция процессов синтеза и деструкции формальдегида, и в этих процессах участвуют разные активные частицы. Измеренное содержание в дистиллированной воде гидрокарбонат иона до обработки 16.6 мг/л, вполне достаточное для образования измеренного количества формальдегида.
Следующим этапом исследований явилось изучение влияния количества растворенного СО2 на концентрацию формальдегида. Для этого вода предварительно кипятилась и продувалась аргоном, чтобы снизить концентрацию растворенного диоксида углерода и, наоборот, насыщалась СО2. В первом случае наблюдалось уменьшение скорости образования формальдегида и его количества (кривая 2) в отличие от необработанной воды. Во втором случае (кривая 3) концентрация и скорость образования формальдегида увеличивались. Следовательно, источником формальдегида действительно являлся растворенный СО2.
Процесс образования формальдегида может быть обусловлен протеканием следующих известных реакций:
Н2О + разряд ^ ' ОН + 'Н,
ОБРАЗОВАНИЕ ФОРМАЛЬДЕГИДА В ВОДНОМ РАСТВОРЕ
83
c, мг/л
t, мин
Зависимость концентрации формальдегида от времени обработки разрядом: 1 — дистиллированная вода, 2 — после продувки аргоном, 3 — после насыщения диоксидом углерода в течение 10 мин.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бобкова Е.С., Краснов Д.С., Сунгурова А.В., Шишкина А.И., Шикова Т.Г. // Химия высоких энергий. 2013. Т. 47. № 2. С. 142.
2. Bobkova E.S., Grinevich V.I., Ivantsova N.A., Ryb-kin V.V. // Plasma Chem. Plasma Process. 2012. V. 32. № 1. P. 97.
3. Grymonpre D.R., Sharma A.K., Finney W.C., Locke B.R. // Chem. Eng. J. 2001. V. 82. № 1-3. P. 189.
4. Бобкова Е.С., Шикова Т.Г., Гриневич В.И., Рыбкин В.В. // Химия высоких энергий. 2012. Т. 46. № 1. С. 60.
5. Бобкова Е.С., Гриневич В.И., Исакина А.А., Рыбкин В.В // Изв. вузов. Химия и хим. технол. 2011. Т. 54. № 10. С. 85.
СО2 + Н ^ СО + ОН, СО + Н ^ СОН, СОН + Н ^ НСОН.
Таким образом, исследованный тип разряда демонстрирует синтез формальдегида в воде в присутствии растворенного диоксида углерода. Причем от его содержания зависит концентрация образующегося формальдегида.
Исследования выполнены при поддержке Федеральной целевой программы "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России в 2009-2013 гг. (Госконтракт № 14.B37.21.0763).
ХИМИЯ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ том 48 № 1 2014
6*
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.