Морозов П. А., Ершов Б. Г.

Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина

Российская академия наук, 119991 Москва, Ленинский пр. 31.

Приведены результаты изучения кинетики разложения озона небуферированных растворах в диапазоне рН от 1 до 8. Установлено, что она с высокой степенью точности описывается уравнением реакции второго порядка. В диапазоне рН от 3 до 8 зависимость логарифма константы соответствует уравнению 18k--2.66+ (0.49±0.03)pH.

В настоящее время озон широко применяется для дезинфекции питьевой воды и окислительного разложения примесей в сточных водах и технологических растворах. Эффективность протекающих процессов в решающей степени зависит от концентрации газа в растворе и соотношения скоростей его саморазложения и взаимодействия с растворенными соединениями. Поэтому важно установить влияние различных факторов на кинетику распада озона в воде. Несмотря на то, что изучение этого процесса ведется уже несколько десятилетий [1-4], до сих пор не существует единого мнения исследователей ни о порядке первичной реакции (в опубликованных работах сообщается и о первом [1], и о полуторном [2], и о втором [3]), ни о величине константы ее скорости.

Целью работы являлось изучение кинетики разложения озона в растворе с учетом особенностей постановки экспериментов B опубликованных ранее работах других авторов. Использование специальных герметичных ячеек позволило проводить опыт с оперативным спектрофотометрическим контролем концентрации озона в растворе и исключить наличие свободного объема и унос озона в газовую фазу.

Для проведения эксперимента использовалась трижды дистиллированная вода, предварительно обработанная озоном. Величина рН устанавливалась с помощью NaOH и НСІО₄ (чда). Для получения озона применяли озонатор с капиллярной разрядной камерой, обеспечивающий создание озоно-кислородной смеси (ОКС) с высокой концентрацией озона . Во избежание воздействия внешнего освещения или фотохимического разложения озона регистрирующим пучком УФ-света в спектрофотометре измерительные ячейки покрывались алюминиевой фольгой, а между измерениями хранились в темноте. Эксперименты проводились при температуре 19±1 °C.

Было установлено, что кинетика разложения озона в широком диапазоне рН хорошо описывается уравнением второго порядка, что продемонстрировано на рис 1. и 2.

Рис. 1. Кинетика разложения озона в координатах уравнения реакции второго порядка. при рН: 11,7; 23,5; 3 - 4, 7 в 46,0. Исходная концентрация озона 0,7-0,8 ммоль-л-¹.

Рис. 2. Кинетика разложения озона в координатах уравнения реакции второго порядка. при рН: 1 6,0; 2 концентрация озона 0,2 0,7 ммоль-л-¹

Рис. 3. Зависимость константы скорости реакции второго порядка разложения озона в воде от величины рН

На рис. 3 видно приведена зависимость логарифма константы скорости от рН. В диапазоне рН от 3 до 8 она описывается уравнением

При рН сохраняется наблюдаемый порядок реакции по озону, но характер зависимости изменяется. Это может объясняться сменой механизма происходящих при этом процессов: разложение озона в кислой среде, протекающее быстрее, чем ожидается, инициируется гидроксильными радикалами ^•ОН, образующимися B реакции возбужденных молекул озона O₃^• (продукт рекомбинации О и O₂ или молекулярного кислорода О с водой.

Исследования показали, что статических условиях при отсутствии буферирующих добавок и межфазного обмена озона кинетика его распада хорошо описывается уравнением реакции второго порядка.

Автор книги "Озон и другие экологически чистые окислители: Наука и технологии" 30-й Всероссийский семинар.
В.В. Лунин, Самойлович, В.Г., С.Н. Ткаченко, И.С. Ткаченко

По вопросам и предложениям свяжитесь с нами любым удобным способом

Телефон: 8 (800) 775-28-45
E-mail: info@ozonbox.pro
Соцсети: Вконтакте | Rutube