Н.М. Панич, Б.Г. Ершов


Изучено влияние концентрации хлоридов, сульфатов и нитратов на растворимость озона в воде при 20-40°С. Рассчитаны коэффициенты растворимости озона, определены константы Генри и коэффициенты Сеченова. Установлено, что коэффициенты (К) незначительно уменьшаются при повышении температуры. Установлено, что распад озона описывается уравнением псевдо первого порядка по концентрации соли. Определены константы скорости разложения озона. Константы скорости реакций изменяются в зависимости от вида соли в следующем порядке: k (NaNO₃) <k(Na₂SO₄) < k(NaCl).

В настоящее время области использования озона существенно расширились. В частности, на радиохимических производствах и атомных электростанциях озон применяют для разложения органических соединений при переработке жидких радиоактивных отходов с высоким содержанием растворенных солей (нитраты, хлориды, сульфаты и др.).

Определение величины растворимости озона в зависимости от концентрации соли позволяет оценить концентрацию озона в рабочих растворах, предсказать эффективность окислительных процессов и скорость выведения озона из реакционной зоны. Кроме того, следует учитывать влияние больших концентраций электролитов на скорость разложения озона.

Для оценки растворимости O_{1} растворе рассчитывали безразмерную величину коэффициент растворимости a который определяется как отношение концентрации O₃ в жидкой фазе к концентрации O₃ в газовой фазе.

Коэффициент растворимости O₃ (а) в чистой воде в наших опытах оказался равным 0.3. Из рис.1 следует, что растворимость озона уменьшается с увеличеничением концентрации соли в растворе (явление высаливания), а также с повышением температуры.

Рис. 1. Зависимость коэффициента растворимости озона с от температуры раствора

Из зависимости в координатах ln[O₃] - 1 /Т была определена теплота растворения озона. Полученные величины уменьшаются от 30.2 до 19.2 кДж/моль с ростом концентрации соли.

При обработке экспериментальных данных было установлено, что с увеличением содержания соли (c_{i}) в водном растворе растворимость озона уменьшается закономерно. На рис.2 представлена зависимость растворимости озона в растворе NaNO₃ (для 30 и 40 ^оC ) в координатах уравнения Сеченова. Видно, что во всей изученной области содержания соли хорошо выполняется линейная зависимость lg(c₀ /c) от с₃.

Рис. 2. Зависимость растворимости озона от концентрации NaNO3 в координатах уравнения Сеченова для температур (⁰C ); 1 - 20; 2 - 30 3 - 40 На рис. указаны рассчитанные значения K_с

Повышение температуры растворов от 20 ⁰C до 40 ⁰C не приводит к существенному изменению коэффициента высаливания. Полученные значения K_e можно использовать для оценки содержания озона в технологических стоках, содержащих NaNO₃.

Из спектров поглощения озона в растворах солей определена интенсивность его оптического поглощения и изменение ее с течением времени. На рис.3 в качестве примера приведен спектр поглощения озона в водном растворе NaNO₃.

Проанализирована кинетика превращения растворенного O_{3} в изученных растворах. Установлено, что кинетика разложения озона в воде и водных растворах Na₂SO₄ NaCl и NaNO₃, хорошо описывается уравнением первого порядка. На рис. показана зависимость полученных эффективных констант скорости k_эф от концентрации растворенной соли.

Видно, что для всех солей значения эффективной константы скорости k s*phi практически пропорционально изменяются с их мольной концентрацией, т .е. реакция разложения озона является реакцией псевдо первого порядка. Рассчитанная таким образом константа скорости разложения озона в воде совпадает экспериментально.

Таким образом, установлено, что скорости зависят от вида электролита и, следовательно, влияние солей преимущественно не вызвано изменением ионной силы растворов.

Полученные данные можно использовать для оценки эффективности окислительного разложения органических соединений в жидких РАО с высоким содержанием солей и в частности широко используемых нитратов. Данные по растворимости озона в солевых водных растворах хорошо согласуются с эмпирической моделью высаливания газов.

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